JP4513861B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4513861B2 JP4513861B2 JP2007541070A JP2007541070A JP4513861B2 JP 4513861 B2 JP4513861 B2 JP 4513861B2 JP 2007541070 A JP2007541070 A JP 2007541070A JP 2007541070 A JP2007541070 A JP 2007541070A JP 4513861 B2 JP4513861 B2 JP 4513861B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ozone
- exhaust
- exhaust gas
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/029—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles by adding non-fuel substances to exhaust
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
- F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
- F01N13/017—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel the purifying devices are arranged in a single housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/031—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/10—Oxidants
- B01D2251/104—Ozone
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
- B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/38—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an ozone (O3) generator, e.g. for adding ozone after generation of ozone from air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/06—By-pass systems
- F01N2550/12—By-pass systems of particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集・酸化することにより浄化する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus that purifies particulate matter in exhaust gas discharged from a diesel engine by collecting and oxidizing the exhaust gas.
一般に、ディーゼルエンジンの排気ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質(以下、PM(Particulate Matter)と称す)が含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。そこで、排気ガスから、これらの粒子状物質を捕捉して除去するための装置または方法が種々提案されている。
例えば、燃料を強制的に噴射供給することによりディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)の温度を上昇させて捕集したPMを酸化・燃焼させるもの、排気ガス中の一酸化窒素NOから二酸化窒素NO2を生成させ、NO2によりPMを酸化させるもの(例えば、特表2002−531762号公報)、あるいは、触媒化DPFを用いてPMの酸化を図るもの(例えば、特開平6−272541号公報、特開平9−125931号公報)等が提案されている。しかし、燃料を強制的に噴射供給するものでは、燃費の悪化を招くと共に、PMの急激な燃焼の結果の温度上昇によるDPFの破損の問題、特表2002−531762号公報に記載のものでは、NO2によるPMの酸化速度が十分でないために、エンジンから排出されるPMを完全に酸化除去するのが困難であるという問題、そして、特開平6−272541号公報、特開平9−125931号公報に記載の触媒化DPFを用いるものでは、触媒およびPMが共に固体であるために、両者が十分に接触せずPMの酸化反応が不十分であるという問題等を有している。
そこで、最近、NO2に比較して酸化力の強いオゾンO3を用いて、PMを酸化して処理する技術が開示されている(例えば、特開2005−502823号公報)。この特開2005−502823号公報に記載されたディーゼルエンジンの排出ガスを後処理する方法および装置では、パティキュレートフィルタの上流に、プラズマにより、排出ガスから酸化剤としてのオゾンまたはNO2を生成する装置を設け、排出ガスの温度に応じて、低温時にはオゾン及びNO2を、高温時にはNO2を選択的に用いることにより、パティキュレートフィルタに捕集された煤を酸化除去するとしている。
ところで、特開2005−502823号公報に記載のディーゼルエンジンの排出ガスを後処理する方法および装置では、NO2に比較して酸化力の強いオゾンを用いていることからPMの酸化除去能力の向上については評価し得る。しかしながら、特開2005−502823号公報に記載のものは、排出ガスの成分である酸素からプラズマによりオゾンを生成し、この生成されたオゾンと共にNOx等を含む排気ガスをパティキュレートフィルタに導入するようにしているので、オゾンの生成量が十分であるとは云えないこと、また、酸化力の強いオゾンは、パティキュレートフィルタに入る前に排気ガス中のNOx等と反応して消費されてしまうおそれがあり、PMの酸化除去に使用できるオゾンの量が少なくなり、十分な浄化効率が得られず、PMの酸化速度が低下するおそれがあるという問題を有している。
そこで、本発明の目的は、オゾンを用いてPMを酸化除去する際に、オゾンを効率的に使用可能とする内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。In general, exhaust gas of a diesel engine contains particulate matter containing carbon as a main component (hereinafter referred to as PM (Particulate Matter)) and is known to cause air pollution. Therefore, various apparatuses or methods for capturing and removing these particulate substances from exhaust gas have been proposed.
For example, by forcing and supplying fuel, the temperature of a diesel particulate filter (DPF) is raised to oxidize and burn the collected PM, and nitrogen dioxide NO 2 from nitrogen monoxide NO in exhaust gas A catalyst that oxidizes PM with NO 2 (for example, Japanese Patent Application Publication No. 2002-531762) or a catalyst that oxidizes PM using a catalyzed DPF (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 6-272541, 9-125931) and the like have been proposed. However, in the case where the fuel is forcibly supplied by injection, the fuel consumption is deteriorated and the problem of the DPF breakage due to the temperature rise as a result of the rapid combustion of PM, as described in JP 2002-53762 A, Since the oxidation rate of PM by NO 2 is not sufficient, it is difficult to completely oxidize and remove PM discharged from the engine, and JP-A-6-275441 and JP-A-9-125931. In the case of using the catalyzed DPF described in (2), since both the catalyst and PM are solid, there is a problem that the two do not sufficiently contact each other and the oxidation reaction of PM is insufficient.
Therefore, recently, a technique for oxidizing and treating PM using ozone O 3 having a stronger oxidizing power than NO 2 has been disclosed (for example, JP-A-2005-502823). In the method and apparatus for post-processing exhaust gas of a diesel engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-502823, ozone or NO 2 as an oxidant is generated from the exhaust gas by plasma upstream of the particulate filter. the apparatus is provided, in accordance with the temperature of the exhaust gas, at low temperatures the ozone and NO 2, by using selectively the NO 2 at high temperatures, and to oxidize and remove soot collected in the particulate filter.
By the way, in the method and apparatus for post-processing exhaust gas of a diesel engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-502823, ozone having stronger oxidizing power than NO 2 is used. Can be evaluated. However, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-502823 generates ozone by plasma from oxygen which is a component of exhaust gas, and introduces exhaust gas containing NOx and the like into the particulate filter together with the generated ozone. Therefore, it cannot be said that the amount of ozone generated is sufficient, and ozone with strong oxidizing power may be consumed by reacting with NOx in the exhaust gas before entering the particulate filter. However, there is a problem that the amount of ozone that can be used for PM oxidation removal decreases, sufficient purification efficiency cannot be obtained, and the oxidation rate of PM may decrease.
Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can efficiently use ozone when oxidizing and removing PM using ozone.
本発明による内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に分岐して接続され、排気ガス中の粒子状物質を捕集する複数の粒子状物質捕集装置と、前記複数の粒子状物質捕集装置の上流側にオゾンをそれぞれ供給可能なオゾン供給手段と、前記複数の粒子状物質捕集装置の間における排気ガスの供給量の割合およびオゾンの供給量の割合をそれぞれ変更させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
この内燃機関の排気浄化装置によれば、複数の粒子状物質捕集装置の間における排気ガスの供給量の割合を変更できるようにしたので、排気ガスの供給量の割合が小さくされた粒子状物質捕集装置では、排気ガス中のNOxやHC等の所定物質によるオゾンの消費を抑制でき、また排気ガスの熱によるオゾンの分解を抑制できる。したがって、オゾンを効率的に使用可能とし、オゾンによるPMの浄化効率を向上することが可能となる。
本発明による装置は、好適には、前記複数の粒子状物質捕集装置よりも上流側の前記排気通路内に配置されて排気ガス中の所定物質を除去する少なくとも一つの触媒装置を更に備える。
本発明による装置は、前記複数の粒子状物質捕集装置の捕集量を個別に検出する捕集量検出手段と、前記複数の粒子状物質捕集装置の温度を個別に検出する温度検出手段と、を更に備え、前記制御手段は、前記捕集量検出手段によって検出された捕集量に基づいて排気ガスの供給量の割合を制御すると共に、前記温度検出手段によって検出された温度に基づいてオゾンの供給量の割合を制御してもよい。この場合には、PMの酸化除去の必要性の高い粒子状物質捕集装置につき、PMの酸化除去を優先して実行できる。
前記制御手段は、排気ガスの供給量の割合が比較的小さくされている前記粒子状物質捕集装置に対するオゾンの供給量の割合を比較的大きくするのが好ましい。ここにいう「排気ガスの供給量の割合が比較的小さくされている」とは、他の粒子状物質捕集装置の少なくとも一つよりも排気ガスの供給量の割合が小さい状態を示す。同様に、「オゾンの供給量の割合を比較的大きくする」とは、他の粒子状物質捕集装置の少なくとも一つよりもオゾンの供給量の割合を大きくすることを示す。
本発明による装置は、前記複数の粒子状物質捕集装置に対する排気ガスの通路を個別に全閉可能であり、且つ前記複数の粒子状物質捕集装置に対するオゾンの通路を個別に全閉可能であるのが好ましい。
本発明による装置は、前記複数の粒子状物質捕集装置の捕集量を個別に検出する捕集量検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記複数の粒子状物質捕集装置のうち捕集量が低い粒子状物質捕集装置を排気ガスの供給先として選択してもよい。ここにいう「捕集量が低い」とは、他の粒子状物質捕集装置の少なくとも一つよりも捕集量が低い状態を示す。
前記制御手段は、前記複数の粒子状物質捕集装置のうち前記捕集量が比較的大きい粒子状物質捕集装置の前記温度が所定の低温側基準値を下回る場合に、当該粒子状物質捕集装置に対するオゾン供給量を所定の最大量に設定し、当該粒子状物質捕集装置の前記温度が前記低温側基準値を上回る場合に、当該粒子状物質捕集装置に対するオゾン供給量を排気ガス中のNOx濃度に基づいて設定してもよい。ここにいう「捕集量が比較的大きい」とは、他の粒子状物質捕集装置の少なくとも一つよりも捕集量が大きい状態を示す。
前記制御手段は、前記複数の粒子状物質捕集装置のうち前記捕集量が比較的大きい粒子状物質捕集装置の前記温度が所定の低温側基準値を下回る場合に、前記捕集量が比較的小さい粒子状物質捕集装置をオゾンの供給先として選択してもよい。ここにいう「捕集量が比較的大きい」とは、他の粒子状物質捕集装置の少なくとも一つよりも捕集量が大きい状態を示し、また「捕集量が比較的小さい粒子状物質捕集装置」とは、当該捕集量が比較的大きい粒子状物質捕集装置以外の少なくとも一つの粒子状物質捕集装置を示す。
前記制御手段は、前記温度が所定の高温基準値を上回る場合に、前記オゾン供給手段からのオゾンの供給を停止してもよい。
本発明による装置では、前記複数の粒子状物質捕集装置は昇温手段を更に備え、前記制御手段は、前記昇温手段を制御して、排気ガスの供給先として選択される前記粒子状物質捕集装置の前記温度が所定の高温基準値を上回る場合に、当該粒子状物質捕集装置を昇温させてもよい。
本発明による装置が少なくとも一つの触媒装置を備える場合には、その触媒装置の温度を検出する触媒温度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記少なくとも一つの触媒装置の温度に基づいて前記オゾン供給手段を制御するのが好ましい。
本発明による装置は、前記排気通路の分岐点に、排気ガスの供給量の割合を前記複数の粒子状物質捕集装置の間で変更可能な排気制御弁を備えるのが好ましい。
本発明における前記オゾン供給手段は、単一のオゾン供給源からのオゾンの供給量の割合を前記複数の粒子状物質捕集装置の間で変更可能なオゾン制御弁を備えるのが好ましい。
本発明の別の一態様は、前記粒子状物質捕集装置が、単一のケーシング内に互いに隣接して且つ排気ガス流れ方向に対して並列に区画形成された複数のフィルタ室と、これらフィルタ室にそれぞれ配置されたフィルタ部材と、排気ガスが流入する前記フィルタ室を切り替える弁手段とを備え、前記オゾン供給手段は、前記複数のフィルタ室にそれぞれ配置され、前記弁手段は、前記オゾン供給手段の上流側に配置されているのが好適である。
この本発明の一形態によれば、オゾン供給手段によるオゾン供給が実行されるフィルタ室を弁手段によって閉止し、そのフィルタ室への排気ガスの流入を抑制することができる。よって、排気ガス中のNOx等によって供給オゾンが無駄に消費されるのが防止され、オゾンのより多くの量を、フィルタ部材に堆積したPMの酸化除去に使用することができる。よってオゾンを効率的に使用することが可能となる。
この場合には、前記フィルタ室が、前記ケーシング内の中央部及び外周部に二つ形成されるのが好ましい。
前記弁手段は、前記オゾン供給手段からのオゾン供給が実行される前記フィルタ室に排気ガスが流入せず、前記オゾン供給手段からのオゾン供給が実行されない前記フィルタ室に排気ガスが流入するように、前記フィルタ室を切り替えるのが好ましい。
前記弁手段は、前記複数のフィルタ室のうちの一部のフィルタ室を開閉する第一弁体と、前記複数のフィルタ室のうちの残りのフィルタ室を開閉する第二弁体と、オゾン供給が実行される前記フィルタ室に対応して、前記第一弁体及び第二弁体が交互に開閉するように前記第一弁体及び第二弁体を駆動する駆動手段とを備えるのが好ましい。
本発明の装置は、少なくとも一つの前記フィルタ部材に流入するガス又は当該フィルタ部材の温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、この検出された温度に応じて、当該フィルタ部材に対応する前記オゾン供給手段からのオゾン供給を制御する手段とを備えるのが好ましい。オゾンによりフィルタ部材のPM酸化除去を行う場合、フィルタ部材に流入するガス又はフィルタ部材の温度が、オゾンによるPM酸化が有効に行えるような適切な温度範囲内にあるときに行うのが望ましい。この好ましい形態によれば、検出された温度が適切な温度範囲内にあるときのみオゾン供給を実行でき、不適切な温度範囲で供給オゾンが徒に消費されることが防止される。
この場合には、前記少なくとも一つのフィルタ部材と前記弁手段との間に配置され、当該フィルタ部材にその上流側から冷却ガスを供給可能な冷却ガス供給手段と、前記検出された温度に応じて、前記冷却ガス供給手段からの冷却ガス供給を制御する手段とを備えるのが好ましい。この好ましい形態によれば、PM酸化除去を行うフィルタ部材に対応する温度が適切な温度範囲より高い場合、空気供給手段から冷却空気の供給を行って、その温度を適切な温度範囲まで低減させることができる。これにより適切な温度範囲内でオゾン供給を実行でき、不適切な温度範囲で供給オゾンが徒に消費されることが防止される。An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is branched and connected to an exhaust passage, and a plurality of particulate matter collection devices that collect particulate matter in exhaust gas, and the plurality of particulate matter collection devices Ozone supply means capable of supplying ozone to the upstream side, and control means for changing the ratio of the supply amount of exhaust gas and the ratio of supply amount of ozone between the plurality of particulate matter collection devices, It is characterized by providing.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the ratio of the exhaust gas supply amount among the plurality of particulate matter collection devices can be changed. In the substance collection device, consumption of ozone by a predetermined substance such as NOx or HC in the exhaust gas can be suppressed, and decomposition of ozone due to heat of the exhaust gas can be suppressed. Therefore, ozone can be used efficiently, and PM purification efficiency by ozone can be improved.
The apparatus according to the present invention preferably further includes at least one catalyst device that is disposed in the exhaust passage upstream of the plurality of particulate matter trapping devices and removes a predetermined substance in the exhaust gas.
The apparatus according to the present invention includes a collection amount detection unit that individually detects a collection amount of the plurality of particulate matter collection devices, and a temperature detection unit that individually detects the temperature of the plurality of particulate matter collection devices. And the control means controls the ratio of the supply amount of the exhaust gas based on the collected amount detected by the collected amount detecting means, and based on the temperature detected by the temperature detecting means. The ratio of the ozone supply amount may be controlled. In this case, it is possible to preferentially execute PM oxidation removal for a particulate matter collection device that is highly required to be oxidized by PM.
It is preferable that the control means make the ratio of the amount of ozone supplied to the particulate matter collection device in which the ratio of the amount of exhaust gas supplied is relatively small relatively large. Here, “the proportion of the exhaust gas supply amount is relatively small” indicates a state in which the proportion of the exhaust gas supply amount is smaller than at least one of the other particulate matter collection devices. Similarly, “relatively increasing the ratio of the ozone supply amount” indicates that the ratio of the ozone supply amount is made larger than at least one of the other particulate matter collection devices.
The apparatus according to the present invention can individually fully close exhaust gas passages to the plurality of particulate matter collection devices and can individually individually close ozone passages to the plurality of particulate matter collection devices. Preferably there is.
The apparatus according to the present invention further includes a collection amount detection means for individually detecting the collection amounts of the plurality of particulate matter collection devices, and the control means is a capture device among the plurality of particulate matter collection devices. A particulate matter collecting device having a low collection amount may be selected as a supply destination of the exhaust gas. Here, “the collected amount is low” indicates a state where the collected amount is lower than at least one of the other particulate matter collecting devices.
The control means is configured to capture the particulate matter when the temperature of the particulate matter collection device having a relatively large collection amount among the plurality of particulate matter collection devices falls below a predetermined low temperature side reference value. When the ozone supply amount to the collector is set to a predetermined maximum amount and the temperature of the particulate matter collector exceeds the low temperature side reference value, the ozone supply amount to the particulate matter collector is exhausted. It may be set based on the NOx concentration in the medium. Here, “the collection amount is relatively large” indicates a state where the collection amount is larger than at least one of the other particulate matter collection devices.
When the temperature of the particulate matter collection device having a relatively large collection amount among the plurality of particulate matter collection devices falls below a predetermined low temperature side reference value, the control means You may select the comparatively small particulate matter collection apparatus as a supply destination of ozone. Here, “the amount of collection is relatively large” means that the amount of collection is larger than at least one of the other particulate matter collection devices, and “particulate matter with a relatively small amount of collection”. The “collecting device” refers to at least one particulate matter collecting device other than the particulate matter collecting device having a relatively large collection amount.
The control means may stop supplying ozone from the ozone supply means when the temperature exceeds a predetermined high temperature reference value.
In the apparatus according to the present invention, the plurality of particulate matter collection devices further include a temperature raising unit, and the control unit controls the temperature raising unit to be selected as an exhaust gas supply destination. When the temperature of the collection device exceeds a predetermined high temperature reference value, the particulate matter collection device may be heated.
When the apparatus according to the present invention includes at least one catalyst device, the apparatus further includes catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the catalyst device, and the control means is configured to detect the ozone based on the temperature of the at least one catalyst device. It is preferable to control the supply means.
The apparatus according to the present invention is preferably provided with an exhaust control valve at a branch point of the exhaust passage that can change a ratio of an exhaust gas supply amount among the plurality of particulate matter collection devices.
The ozone supply means in the present invention preferably includes an ozone control valve capable of changing a ratio of the amount of ozone supplied from a single ozone supply source among the plurality of particulate matter collection devices.
According to another aspect of the present invention, there is provided a plurality of filter chambers in which the particulate matter collection device is formed in a single casing so as to be adjacent to each other and in parallel to the exhaust gas flow direction. A filter member disposed in each chamber, and valve means for switching the filter chamber through which exhaust gas flows, wherein the ozone supply means is disposed in each of the plurality of filter chambers, and the valve means includes the ozone supply It is preferably arranged upstream of the means.
According to this aspect of the present invention, the filter chamber in which ozone supply by the ozone supply means is executed can be closed by the valve means, and the inflow of exhaust gas into the filter chamber can be suppressed. Accordingly, wasteful consumption of the supplied ozone due to NOx or the like in the exhaust gas is prevented, and a larger amount of ozone can be used for the oxidation removal of PM deposited on the filter member. Therefore, it becomes possible to use ozone efficiently.
In this case, it is preferable that two filter chambers are formed at the center and the outer periphery of the casing.
The valve means is configured so that exhaust gas does not flow into the filter chamber where ozone supply from the ozone supply means is executed, and exhaust gas flows into the filter chamber where ozone supply from the ozone supply means is not executed. Preferably, the filter chamber is switched.
The valve means includes: a first valve body that opens and closes a part of the plurality of filter chambers; a second valve body that opens and closes the remaining filter chambers of the plurality of filter chambers; and ozone supply Corresponding to the filter chamber in which the first valve body and the second valve body are alternately opened and closed, the driving means for driving the first valve body and the second valve body is preferably provided. .
The apparatus of the present invention includes at least one temperature detecting means for detecting a gas flowing into at least one filter member or a temperature of the filter member, and the ozone corresponding to the filter member according to the detected temperature. It is preferable to provide a means for controlling the ozone supply from the supply means. When performing PM oxidation removal of the filter member with ozone, it is desirable that the gas flowing into the filter member or the temperature of the filter member is within an appropriate temperature range in which PM oxidation with ozone can be effectively performed. According to this preferable mode, ozone supply can be executed only when the detected temperature is within an appropriate temperature range, and supply ozone is prevented from being consumed in an inappropriate temperature range.
In this case, a cooling gas supply means that is disposed between the at least one filter member and the valve means and can supply a cooling gas from the upstream side to the filter member, and according to the detected temperature And means for controlling cooling gas supply from the cooling gas supply means. According to this preferred embodiment, when the temperature corresponding to the filter member that performs PM oxidation removal is higher than the appropriate temperature range, the cooling air is supplied from the air supply means, and the temperature is reduced to the appropriate temperature range. Can do. Thereby, ozone supply can be performed within an appropriate temperature range, and supply ozone is prevented from being consumed in an inappropriate temperature range.
図1は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。
図2は、DPFのウォールフロー型ハニカム構造体を示す断面図である。
図3Aは、吸蔵還元型NOx触媒におけるNOx吸放出のメカニズムを説明するための概略図である。
図3Bは、吸蔵還元型NOx触媒におけるNOx吸放出のメカニズムを説明するための概略図である。
図4は、選択還元型NOx触媒の構造を示す概略図である。
図5は、第一実施形態のECUにおける処理の一例を示すフロー図である。
図6は、第一実施形態に関連して行われた実験の実験装置全体を示す図である。
図7は、図6の実験装置による実験結果を示すグラフである。
図8は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。
図9は、第二実施形態のECUにおける処理の一例を示すフロー図である。
図10は、第二実施形態に関連して行われた実験の実験結果を示すグラフである。
図11は、本発明の第三実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。
図12は、第三実施形態における温度領域の設定例を示す概念図である。
図13は、第三実施形態のECUにおける処理の一例を示すフロー図である。
図14は、第一、第二または第三実施形態の変形例を示す概念図である。
図15は、本発明の第四実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。
図16は、フィルタ部材を示す側面断面図である。
図17は、中央弁体と外周弁体とを示す概略正面図である。
図18Aは、駆動装置を示す概略側面図である。
図18Bは、駆動装置を示す概略側面図である。
図19Aは、第四実施形態の排気浄化装置の作動を説明するための図である。
図19Bは、第四実施形態の排気浄化装置の作動を説明するための図である。
図20は、オゾンによるPM酸化を行った場合の温度とPM酸化速度との関係を示すグラフである。
図21は、実験装置全体を示す図である。
図22は、比較例1の構成を示す図である。
図23は、第四実施形態に係る実験結果を示すグラフである。
図24は、本発明の第五実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。
図25は、第五実施形態に係る実験結果を示すグラフである。
図26は、本発明の他の実施形態の概略正面図である。FIG. 1 is a system diagram schematically showing an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a DPF wall-flow honeycomb structure.
FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the mechanism of NOx absorption / release in the NOx storage reduction catalyst.
FIG. 3B is a schematic diagram for explaining the mechanism of NOx absorption / release in the NOx storage reduction catalyst.
FIG. 4 is a schematic view showing the structure of the selective reduction type NOx catalyst.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing in the ECU of the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing the entire experimental apparatus for experiments conducted in connection with the first embodiment.
FIG. 7 is a graph showing the experimental results of the experimental apparatus of FIG.
FIG. 8 is a system diagram schematically showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing an example of processing in the ECU of the second embodiment.
FIG. 10 is a graph showing an experimental result of an experiment performed in connection with the second embodiment.
FIG. 11 is a system diagram schematically showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a setting example of a temperature region in the third embodiment.
FIG. 13 is a flowchart showing an example of processing in the ECU of the third embodiment.
FIG. 14 is a conceptual diagram showing a modification of the first, second, or third embodiment.
FIG. 15 is a system diagram schematically showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a side sectional view showing the filter member.
FIG. 17 is a schematic front view showing the central valve body and the outer peripheral valve body.
FIG. 18A is a schematic side view showing the drive device.
FIG. 18B is a schematic side view showing the driving device.
FIG. 19A is a diagram for explaining the operation of the exhaust purification apparatus of the fourth embodiment.
FIG. 19B is a diagram for explaining the operation of the exhaust purification apparatus of the fourth embodiment.
FIG. 20 is a graph showing the relationship between the temperature and the PM oxidation rate when performing PM oxidation with ozone.
FIG. 21 is a diagram showing the entire experimental apparatus.
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of the first comparative example.
FIG. 23 is a graph showing experimental results according to the fourth embodiment.
FIG. 24 is a system diagram schematically showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a graph showing experimental results according to the fifth embodiment.
FIG. 26 is a schematic front view of another embodiment of the present invention.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。図中、10は、圧縮着火式内燃機関即ちディーゼルエンジンであり、11は吸気ポートに連通されている吸気マニフォルド、12は排気ポートに連通されている排気マニフォルド、13は燃焼室である。本実施形態では、不図示の燃料タンクから高圧ポンプ17に供給された燃料が、高圧ポンプ17によりコモンレール18に圧送されて高圧状態で蓄圧され、このコモンレール18内の高圧燃料が燃料噴射弁14から燃焼室13内に直接噴射供給される。ディーゼルエンジン10からの排気ガスは、排気マニフォルド12からターボチャージャ19を経た後にその下流の排気通路15に流され、後述のように浄化処理された後、大気に排出される。なお、ディーゼルエンジンの形態としてはこのようなコモンレール式燃料噴射装置を備えたものに限らない。またEGR装置などの他の排気浄化デバイスを含むことも任意である。
排気通路15には、排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒20と、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集する粒子状物質捕集装置としてのディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFと称す)30a,30bとが配置されている。DPF30a,30bは、NOx触媒20の下流側の排気通路15に、排気制御弁V1を介して、分岐して接続されている。
そしてNOx触媒20とDPF30a,30bとの間、言い換えればNOx触媒20および排気制御弁V1の下流側且つDPF30a,30bの上流側に、DPF30a,30bにオゾンを供給可能なオゾン供給手段としてのオゾン供給ノズル40a,40bが配置されている。オゾン供給ノズル40a,40bにはオゾン供給源としてのオゾン発生器41が、オゾン制御弁V2を介して分岐して接続されている。オゾン発生器41で発生したオゾンが、オゾン制御弁V2およびオゾン供給通路42a,42bを介してオゾン供給ノズル40a,40bに供給されると共に、このオゾン供給ノズル40a,40bから、下流側に隣接するDPF30a,30bに向かって排気通路15内に噴射供給される。
オゾン供給ノズル40a,40bは、これから噴射供給されたオゾンが排気ガス中のNOxや未燃成分(CO,HC等)と反応して徒に消費されないように、DPF30a,30bの直上流位置に配置され、そこからDPF30a,30bに向かってオゾンを供給する。また、DPF30a,30bの上流端面全体にまんべんなくオゾンを供給できるよう、DPF30a,30bの上流端面の全直径に及ぶような複数のオゾン供給口41を有している。オゾン供給ノズル40a,40bは、ケーシング31a,31bの直径方向に延在してケーシング31a,31bに固定される。DPF30a、ケーシング31a、およびオゾン供給ノズル40aはユニットAを構成する。DPF30b、ケーシング31b、およびオゾン供給ノズル40bはユニットBを構成する。なお、オゾン供給手段の形態はこのようなオゾン供給ノズル40a,40b以外にも種々の形態が可能であり、例えば一つのオゾン供給口しか有しないような場合は、オゾン供給口とDPFの上流端面との距離を、その上流端面全体にまんべんなくオゾンが行き渡るような距離だけ離間させるのがよい。
オゾン発生器41としては、高電圧を印加可能な放電管内に原料となる乾燥した空気または酸素を流しつつオゾンを発生させる形態や他の任意の形式のものを用いることができる。ここで原料となる乾燥した空気または酸素は、特開2005−502823号公報の場合と異なり、排気通路15外から取り込まれる気体、例えば外気に含まれる気体であり、同公報のように排気通路15内の排気ガスに含まれる気体ではない。オゾン発生器41においては、高温の原料気体を用いるよりも低温の原料気体を用いた方がオゾンの生成効率が高い。従ってこのように排気通路15外の気体を用いてオゾンを生成することにより、同公報の場合に比べ、オゾン生成効率を向上することが可能である。なお、本願発明に用いる空気または酸素は、乾燥状態に限定するものではない。
排気制御弁V1およびオゾン制御弁V2は、いずれもソレノイドを含んで構成された三方弁であって、下流側のそれぞれ2方向の吐出口のうち一方を全閉かつ他方を全開とすることが可能な切替弁である。
DPF30a,30bは、両端部が截頭円錐状に形成されたほぼ円筒形の金属製のケーシング31a,31b内に不図示の支持部材を介して支持されている。支持部材は、絶縁性、耐熱性、緩衝性等を備えており、例えばアルミナマットから構成されている。DPF30aとオゾン供給ノズル40a、およびDPF30bとオゾン供給ノズル40bは、それぞれ金属ケーシング31a,31bに格納されたユニットA,Bをなしており、本実施形態ではこのようなユニットA,Bが複数並列に設けられていることになる。
図2に示すように、DPF30a,30bは、多孔質セラミックからなるハニカム構造体32を備えたいわゆるウォールフロー型であり、ハニカム構造体32は、コージェライト、シリカ、アルミナ等のセラミックス材料で形成される。排気ガスは矢印で示されるように図中左から右に向かって流れる。ハニカム構造体32には、上流側に詰栓33が施された第1通路34と、下流側に詰栓35が施された第2通路36とが交互に区画形成され、ハニカム状をなしている。これら通路34,36はセルとも称され、いずれも排気ガスの流れ方向に平行である。排気ガスが図中左から右に向かって流れると、排気ガスは第2通路36から多孔質セラミックの流路壁面37を通過して第1通路34に流入し、下流側に流れる。このとき、排気ガス中のPMは多孔質セラミックによって捕集され、PMの大気への放出が防止される。このように排気ガスが流路壁面を通過し、その際にPMを濾過捕集するフィルタ形式がウォールフロー型と称される。
NOx触媒20も、DPF30a,30bと同様、両端部が截頭円錐状に形成されたほぼ円筒形の金属製ケーシング21内に、不図示の支持部材を介して支持されている。支持部材は、絶縁性、耐熱性、緩衝性等を備えており、例えばアルミナマットから構成されている。
NOx触媒20は、好ましくは、吸蔵還元型NOx触媒(NSR:NOx Storage Reduction)或いは選択還元型NOx触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)のいずれかからなる。
吸蔵還元型NOx触媒の場合、NOx触媒20は、アルミナAl2O3等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ptのような貴金属と、NOx吸収成分とが担持されて構成されている。NOx吸収成分は、例えばカリウムK、ナトリウムNa,リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つから成る。
吸蔵還元型NOx触媒20は、これに流入される排気ガスの空燃比が所定値(典型的には理論空燃比)よりリーンのときにはNOxを吸収し、これに流入される排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するという、NOxの吸放出作用を行う。本実施形態ではディーゼルエンジンが使用されているため、通常時の排気空燃比はリーンであり、NOx触媒20は排気中のNOxの吸収を行う。また、NOx触媒20の上流側にて還元剤が供給され、流入排気ガスの空燃比がリッチになると、NOx触媒20は吸収したNOxの放出を行う。そしてこの放出されたNOxは還元剤と反応して還元浄化される。
このNOxの吸放出及び還元浄化は図3Aおよび図3Bに示すように以下のメカニズムに基づいて行われていると考えられる。このメカニズムについて、アルミナAl2O3からなる基材表面に、白金PtおよびカリウムKを担持させた吸蔵還元型NOx触媒の場合を例にとって説明する。なお他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
まず図3Aに示されるように、流入排気ガスがリーンになると流入排気ガス中の酸素濃度及びNOx濃度が増大し、これら酸素O2がO2 −またはO2−の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 −またはO2−と反応し、NO2となる(2NO+O2→2NO2)。次いで生成されたNO2は吸収成分であるカリウムKに吸収されて硝酸塩即ち硝酸カリウムKNO3の形となってKに吸収される。流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ptの表面でNO2が生成され、KのNOx吸収能力が飽和しない限りNO2がKに吸収されていく。これに対して流入排気ガス中の酸素濃度が低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方向(NO3→NO2)に進み、斯くしてK内の硝酸カリウムKNO3がNO2の形で吸収剤から放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下するとKからNOxが放出されることになる。流入排気ガスのリーンの度合いが低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従って流入排気ガスのリーンの度合いを低くすればKからNOxが放出されることになる。
一方、このとき流入排気ガスの空燃比をリッチにすると、流入排気ガス中のHC、COは白金Pt上の酸素O2 −またはO2−と反応して酸化せしめられる。また、流入排気ガスの空燃比をリッチにすると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するためにKからNO2が放出され、このNO2は図3Bに示されるように、白金Ptを反応の窓口として未燃HC,COと反応してN2,O2といったように還元浄化せしめられる。このようにして白金Ptの表面上にNO2が存在しなくなるとKから次から次へとNO2が放出される。従って流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のうちにKからNOxが放出されて還元浄化されることになる。
ここで使用する還元剤としては、排気中で炭化水素HCや一酸化炭素CO等の還元成分を発生するものであれば良く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。本実施形態では貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるためディーゼルエンジンの燃料である軽油を還元剤として使用している。この還元剤としての軽油をNOx触媒20に供給する方法としては、例えば、NOx触媒20の上流側の排気通路15に別途設けられた還元剤噴射弁から軽油を噴射したり、燃料噴射弁14から燃焼室13に膨張行程後期又は排気行程で軽油を噴射するいわゆるポスト噴射を行う方法が可能である。なお、このようにNOx触媒20におけるNOxの放出還元を目的とする還元剤の供給をリッチスパイクと称する。
次に、選択還元型NOx触媒の場合、NOx触媒20は、図4に示すように、ゼオライトまたはアルミナ等の基材表面にPtなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にCu等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ/バナジウム触媒(V2O5/WO3/TiO2)を担持させたもの等が例示できる。この選択還元型NOx触媒においては、流入排気ガスの空燃比がリーンという条件下で、排気ガス中のHC、NOが定常的に且つ同時に反応されてN2,CO2,H2Oといったように浄化される。ただしNOxの浄化にはHCの存在が必須である。空燃比がリーンであっても、排気ガス中には未燃HCが必ず含まれているので、これを利用してNOxの還元浄化が可能である。また、前記吸蔵還元型NOx触媒のようにリッチスパイクを実施して還元剤を供給してもよい。この場合、還元剤としては前記に例示したもののほか、アンモニアや尿素を使用することもできる。
図1に戻って、本実施形態においては、DPF30a,30bにおけるPMの捕集量ないし詰まり具合を検出する手段が設けられている。即ち、DPF30a,30bの上流側及び下流側の排気通路15にそれぞれ排気圧力を検出する排気圧センサ51a,51b,52a,52bが設けられ、これらは制御手段としてのECU100に接続されている。ECU100は、上流側排気圧センサ51a,51bによって検出された上流側排気圧と、下流側排気圧センサ52a,52bによって検出された下流側排気圧との偏差すなわち差圧に基づいて、DPF30a,30bにおけるPMの捕集量ないし詰まり具合を判断する。
なお、上流側排気圧センサ51a,51bは、本実施形態ではNOx触媒20の下流側であって且つオゾン供給ノズル40a,40bの上流側に配置されているが、オゾン供給ノズル40a,40bの下流側に配置されてもよい。また、本実施形態ではDPF30a,30bの上下流側の差圧によってPMの捕集量ないし詰まり具合を検出するが、DPF30a,30bの各上流側に配置された一つの排気圧センサのみによって捕集量ないし詰まり具合を検出してもよい。さらに、DPF上流側に配置された煤センサの煤信号の時間的な積分を求めることにより詰まり具合を検出することもできる。同じく、煤生成に関する、ECU内に保存されたエンジン特性マップデータを評価し、時間的に積分することもできる。
また、本実施形態においては、DPF30a,30bに流入する排気ガスの空燃比を検出する手段が設けられている。即ち、NOx触媒20の下流側であって且つDPF30a,30bの上流側に空燃比センサ(不図示)が設けられ、この空燃比センサ54の検出信号に基づいてECU100は排気空燃比を算出する。本実施形態において、空燃比センサ54はオゾン供給ノズル40a,40bの上流側の排気空燃比を検出する。これらセンサ51,52,53は全てケーシング31に取り付けられる。
また、排気制御弁V1およびオゾン制御弁V2は、ECU100の出力側に接続されており、ECU100の制御出力によって動作する。
以上のとおり構成された本実施形態の動作の一例について説明する。図5において、まず、ECU100は、DPF30a,30bについての差圧A,Bを比較する(S10)。DPF30aについての差圧Aは、DPF30aの前後の排気圧センサ51a,52aの検出値Pua,Plaの差(Pua−Pla)によって算出される。DPF30bについての差圧Bは、DPF30bの前後の排気圧センサ51b,52bの検出値Pub,Plbの差(Pub−Plb)によって算出される。偏差A,Bの値が大であるほど、PMの捕集量ないし詰まり具合が大であると考えることができる。
ステップS10での比較の結果、差圧A<差圧Bである場合には、DPF30bの捕集量ないし詰まり具合がより大きいと考えることができる。この場合には、次にECU100は、差圧Aが所定の基準値を上回っているかを判定する(S20)。肯定の場合には、ECU100は、排気制御弁V1を制御して、ユニットAを排気ガスの供給先として選択(すなわちユニットA側の排気通路を全開かつユニットB側の排気通路を全閉)する(S30)。
次にECU100は、オゾン制御弁V2を制御して、ユニットBをオゾンの供給先として選択(すなわちユニットA側のオゾン供給通路42aを全閉かつユニットB側のオゾン供給通路42bを全開)すると共に、オゾン発生器41をオンにする(S40)。ユニットBのDPF30bに対するオゾンの供給は、差圧Aが所定の基準値以下となるまでの間、継続して実行され、基準値以下の場合にはステップS40の処理はスキップされる。
また、差圧A≧差圧Bである場合には、DPF30aの捕集量ないし詰まり具合がより大きいと考えることができる。この場合には、次にECU100は、差圧Bが所定の基準値を上回っているかを判定する(S50)。肯定の場合には、ECU100は、排気制御弁V1を制御して、ユニットBを排気ガスの供給先として選択(すなわちユニットA側の排気通路を全閉かつユニットB側の排気通路を全開)する(S60)。
次にECU100は、オゾン制御弁V2を制御して、ユニットAをオゾンの供給先として選択(すなわちユニットA側のオゾン供給通路42aを全開かつユニットB側のオゾン供給通路42bを全閉)すると共に、オゾン発生器41をオンにする(S70)。ユニットAのDPF30aに対するオゾンの供給は、差圧Bが所定の基準値以下となるまでの間、継続して実行され、基準値以下の場合にはステップS70の処理はスキップされる。
以上の処理は、エンジンが動作している間繰り返し実行され(S80)、エンジンが停止されたことを条件に終了する。
以上の処理の結果、本実施形態では、DPF30a,30bのうちPMの捕集量ないし詰まり具合の大きい方につき、排気ガスの供給が停止された状態で、オゾンの供給が実行される。そのとき、PMの捕集量ないし詰まり具合の小さい方のDPFについては、全量の排気ガスの供給が行われる一方、オゾンの供給は実行されない。
以上のとおり、本実施形態では、次のような作用効果が発揮される。即ち、排気制御弁V1を制御して複数のDPF30a,30bの間における排気ガスの供給量の割合を変更できるようにしたので、排気ガスの供給量の割合が小さくされたDPFでは、排気ガス中のNOxやHC等の所定物質によるオゾンの消費を抑制でき、また排気ガスの熱によるオゾンの分解を抑制できる。したがって、オゾンを効率的に使用可能とし、オゾンによるPMの浄化効率を向上することが可能となる。なお、ここにいう「排気ガスの供給量の割合が小さくされている」とは、他のDPFの少なくとも一つよりも排気ガスの供給量の割合が小さい状態を示す。
また、排気制御弁V1によって排気ガスの供給量の割合が比較的小さくされたDPFに対するオゾンの供給量の割合を比較的大きくするように、オゾン制御弁V2を制御するので、オゾンの消費およびオゾンの分解を更に抑制することができる。ここにいう「オゾンの供給量の割合を比較的大きくする」とは、他のDPFの少なくとも一つよりもオゾンの供給量の割合を大きくすることを示す。
また、排気制御弁V1は複数のDPF30a,30bに対する排気ガスの通路を個別に全閉可能であり、オゾン制御弁V2は複数のDPF30a,30bに対するオゾンの通路を個別に全閉可能であることとしたので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
また、複数のDPF30a,30bの捕集量を個別に検出する捕集量検出手段を更に備え、ECU100は、複数のDPF30a,30bのうち捕集量が低いDPFを排気ガスの供給先として選択することとしたので、PMの酸化除去の必要性の高いDPFにつき、PMの酸化除去を優先して実行できる。ここにいう「捕集量が低い」とは、他のDPFの少なくとも一つよりも捕集量が低い状態を示す。
また、DPF30a,30bのPM捕集量または詰まり具合が所定の基準値を上回った場合にのみオゾンの供給を実行することとしたので、PMの酸化除去をその必要性の高い場合に限定して実行でき、オゾンの使用量を節約できる。
次に、この第一実施形態に関して行った実験の結果を以下に示す。
(1)実験装置
図6に実験装置の概要を示す。酸素ボンベ67から供給された気体酸素O2は流量制御ユニット68により二分岐され、その一方においてオゾン発生器69に供給される。そしてオゾン発生器69では酸素が選択的に、且つ部分的にオゾンO3とされ、これら酸素及びオゾン(又は酸素のみ)がオゾン分析計70に至る。また、分岐の他方において、酸素は流量が制御された後、オゾン発生器69から供給されたガスと混合して、オゾン分析計70に至る。オゾン分析計70では、これに流入してきたガス、即ちDPF30a,30bに供給する供給ガスのオゾン濃度が計測され、この後、供給ガスは、流量制御ユニット71にて流量が制御される。窒素ボンベ72から供給された窒素N2は、流量制御ユニット73にて流量が制御され、流量制御ユニット71の下流側に供給される。余剰の供給ガスは図示しない排気ダクトから外部に排出され、流量が制御された供給ガスは、オゾン制御弁V2を経由して、DPF30aまたはDPF30bに供給される。
DPF30a,30bの下流側には、HC,CO,NOx濃度計測用の排気ガス分析器77と、CO2濃度計測用の排気ガス分析器78と、オゾン濃度計測用のオゾン分析計79とが、それぞれ上流側から直列に配置されている。
(2)実験条件
エンジン10は排気量2000ccのディーゼルエンジンを用いた。
前処理触媒120は、直径103mm、長さ155mm、セル数400cpsi(cells per square inch)のコージェライト製ハニカム構造体に、Ce−Zr複合酸化物200g/Lをコートし、PtをCe−Zr複合酸化物重量に対して3wt%担持させたものを用いた。
DPF30a,30bは、直径103mm、長さ155mm、セル数300cpsiのコージェライト製DPF(触媒はコートしていない)を用いた。
オゾン発生器69から出てくる供給ガスの組成はオゾンO3が18700ppm、残部がO2である。ただしこれはオゾン発生器69をオンにしてオゾン供給を行う場合の組成である。オゾン発生器69をオフにし、オゾン供給を行わない場合、供給ガスはO2のみとなる。供給ガスの流量は30L(リットル)/minである。
(3)実験方法
予めDPFを150°Cで2時間乾燥させ、重量を測定しておく。DPFを排気管に配置し、30分間排気ガスを流通させた後、排気管から取り出し150°Cで2時間乾燥させてその重量を測定する。この重量の差分をPM堆積量とする。30分間の排気ガスの流通後に、PM酸化を行わない場合のPM堆積量は3.1g/hLであった。
実施例および比較例については、30分間の排気ガスの流通後に、PM酸化を実施し、DPFを排気管から取り出し150°Cで2時間乾燥させてその重量を測定した。先に求めたPM堆積量との差分により、PM堆積量を求めた。
なお、実施例については、CO2計およびCO計で計測したトータルのカーボン量からもPMの酸化速度を概算したところ、その値は、DPFの重量を軽量して求めた値と誤差範囲内で一致した。比較例については、排気ガス中のCO2濃度が高く(約7%)、計測精度上PM酸化により発生したCO2量を分離して定量することができなかった。
(4)実施例および比較例・実施例
ユニットAに30分間、エンジン10からの排気ガスを流入させ、PMを堆積させた後、排気制御弁V1をユニットB側に切替え、ユニットAに排気ガスが流入しないようにして、ここにオゾン発生器69からのガス(O2+O3)を120L/minのN2で希釈しユニットAに添加して、10分間PMを酸化させた。
・比較例
ユニットAに30分間、エンジン10からの排気ガスを流入させ、PMを堆積させた後、ユニットAに排気ガスが流入している状態のまま、ユニットAにオゾン発生器69からのガス(O2+O3)を添加して、10分間PMを酸化させた。N2による希釈は行わない。PM酸化中にエンジンから流入するPMの量を考慮して酸化速度を算出した。
(5)実験結果
実施例と比較例とのPM酸化速度の比較を図7に示す。図中、縦軸のPM酸化速度の単位g/hLは、DPF1リットル当たり、且つ1時間当たりに酸化されたPMのグラム数を表す。見られるように、実施例と比較例との比較により、ユニットAへの排気ガスの供給停止による効果が分かる。即ち、ユニットAへの排気ガスの供給を停止した場合に、オゾン供給によるPM酸化が促進される。
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図8は、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。図示されるように、この第二実施形態においては、DPF30a,30bのDPF床温を検出する手段が設けられている。即ち、DPF30a,30bに温度センサ53a,53bが設けられ、この温度センサ53a,53bの検出信号に基づいてECU100はDPF30a,30bの床温を個別に算出する。温度センサ53a,53bの温度検出部(熱電対の場合、その先端)は、DPF30a,30b内部の床温を検出するためにDPF30a,30b内部に埋め込まれているが、温度センサ53の温度検出部はDPF30a,30bの上流端面の中心付近に配置されてもよい。なお、第二実施形態の残余の機械的構成は前記第一実施形態と同様であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
以上のとおり構成された第二実施形態の動作の一例について説明する。図9において、まず、ECU100は、DPF30a,30bについての差圧A,Bを比較する(S110)。ステップS110での比較の結果、差圧A<差圧Bである場合には、DPF30bの捕集量ないし詰まり具合がより大きいと考えることができる。この場合には、次にECU100は、差圧Aが所定の基準値を上回っているかを判定する(S120)。肯定の場合には、ECU100は、排気制御弁V1を制御して、ユニットAを排気ガスの供給先として選択(すなわちユニットA側の排気通路を全開かつユニットB側の排気通路を全閉)する(S130)。以上の処理は、上述した第一実施形態におけるステップS10からS30までの処理と同様である。
次にECU100は、DPF30bの床温Tbが適切な温度範囲、即ちオゾンを効率的に利用できる温度範囲(ディーゼルエンジンの場合例えば150〜250℃)にあるかを判定する(S140)。そして肯定の場合には、ECU100は、オゾン制御弁V2を制御して、ユニットBをオゾンの供給先として選択(すなわちユニットA側のオゾン供給通路42aを全閉かつユニットB側のオゾン供給通路42bを全開)すると共に、オゾン発生器41をオンにする(S150)。ユニットBのDPF30bに対するオゾンの供給は、差圧Aが所定の基準値以下となるか床温Tbが適切な温度範囲から外れるまでの間、継続して実行され、ステップS120またはS140で否定の場合にはステップS150の処理はスキップされる。
また、差圧A≧差圧Bである場合には、次にECU100は、差圧Bが所定の基準値を上回っているかを判定し(S160)、肯定の場合には、排気制御弁V1を制御して、ユニットBを排気ガスの供給先として選択(すなわちユニットA側の排気通路を全閉かつユニットB側の排気通路を全開)する(S170)。
次にECU100は、DPF30aの床温Taが適切な温度範囲、即ちオゾンを効率的に利用できる温度範囲(ディーゼルエンジンの場合例えば150〜250℃)にあるかを判定する(S180)。そして肯定の場合には、ECU100は、オゾン制御弁V2を制御して、ユニットAをオゾンの供給先として選択(すなわちユニットA側のオゾン供給通路42aを全開かつユニットB側のオゾン供給通路42bを全閉)すると共に、オゾン発生器41をオンにする(S190)。ユニットAのDPF30aに対するオゾンの供給は、差圧Bが所定の基準値以下となるか床温Taが適切な温度範囲から外れるまでの間、継続して実行され、ステップS160またはS180で否定の場合にはステップS190の処理はスキップされる。
以上の処理は、エンジンが動作している間繰り返し実行され(S200)、エンジンが停止されたことを条件に終了する。
以上の処理の結果、第二実施形態では、DPF床温Ta,Tbが適切な温度範囲内にある場合にのみオゾンの供給が実行され、適切な温度範囲から外れた場合にはオゾンの供給は行われないことになる。
以上のとおり、第二実施形態では、DPF床温Ta,Tbが適切な温度範囲内にある場合にのみオゾンの供給を実行することとしたので、PMの酸化除去をこれに適した場合に限定して実行でき、オゾンの使用量を節約できる。また、DPFの床温Ta,Tbが適切な温度範囲内にない場合の待機中に(S140,S180)、目的とするDPFへの排気ガスの供給を抑制することとしたので(S130,S170)、床温が高い場合にその温度降下または冷却を促進することができる。
次に、この第二実施形態に関して行った実験の結果を以下に示す。
(1)実験装置
実験装置は図6に示した第一実施形態のものと同様である。
(2)実験条件
第一実施形態のものと同様である。
(3)実験方法
第一実施形態のものと同様である。
(4)実施例および比較例・実施例
PMを堆積させた後、ユニットAに排気ガスが流入しないようにする点までは第一実施形態のものと同様である。この状態で、ユニットAにN2ガスを供給して、温度を調整する。DPFの入口(上流側の端部)に配置した温度センサの検出値が、目標温度の上下5°Cの範囲内にある間に、オゾン発生器からのガス(O2+O3)を添加して、PMを酸化させた。なお、25°Cの場合はO3の導入開始から10分間のPM酸化速度を算出した。
(5)実験結果
実施例のPM酸化速度を図10に示す。この図10より、オゾンでPMを酸化させる場合には適切な温度ウィンドウがあることが分かる。すなわち、ユニットAへの排気ガスの供給を停止した状態で、DPF床温が適正な温度にオゾンを供給することにより、PM酸化が促進される。
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図11は、本発明の第三実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。図示されるように、本実施形態の装置には、DPF30a,30bのDPF床温を検出する手段が設けられている。即ち、DPF30a,30bに温度センサ53a,53bが設けられ、この温度センサ53a,53bの検出信号に基づいてECU100はDPF30a,30bの床温を個別に算出する。温度センサ53a,53bの温度検出部(熱電対の場合、その先端)は、DPF30a,30b内部の床温を検出するためにDPF30a,30b内部に埋め込まれているが、温度センサ53の温度検出部はDPF30a,30bの上流端面の中心付近に配置されてもよい。
NOx触媒20には、触媒床温を検出するための温度センサ54が設けられている。また、ケーシング31a,31b内には、燃料添加インジェクタ(不図示)がそれぞれ設けられている。この燃料添加インジェクタは、可能な限りケーシング31a,31bの上流側に配置されることが好ましく、添加した燃料をDPF30a,30bに向けて供給することによって昇温させるために用いられる。燃料添加インジェクタは、ECU100の出力側に接続されており、ECU100の制御出力によって動作する。なお、第三実施形態の残余の機械的構成は前記第一実施形態と同様であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図12に示されるように、本実施形態では、温度領域が基準値Ta,Tb、Tcによって領域A,B,C,Dに区分されており、後述するように、DPFの温度領域に応じて最適なPM除去方法が選択される。
以上のとおり構成された第三実施形態の動作の一例について説明する。図13の処理ルーチンは、エンジンの動作中に所定時間おきに繰り返し実行される。まず、ECU100は、DPF30a,30bについての差圧ΔP1,ΔP2を比較する(S201)。DPF30aについての差圧ΔP1は、DPF30aの前後の排気圧センサ51a,52aの検出値Pua,Plaの差(Pua−Pla)によって算出される。DPF30bについての差圧ΔP2は、DPF30bの前後の排気圧センサ51b,52bの検出値Pub,Plbの差(Pub−Plb)によって算出される。差圧ΔP1,ΔP2の値が大であるほど、PMの捕集量ないし詰まり具合が大であると考えることができる。
ステップS201での比較の結果、否定、すなわち差圧ΔP1≧差圧ΔP2である場合には、まず捕集量のより大きいDPF30aが優先的に再生され、その場合において、当該DPF30aの温度が低い場合には、当該DPF30aの再生に加えて、他方のDPF30bの再生が行われる(S202〜S221)。ステップS201で肯定、すなわち差圧ΔP1<差圧ΔP2である場合には、ステップS202〜S221と同様且つDPF30a,30bを入れ替えたものに相当する処理(まず捕集量のより大きいDPF30bが優先的に再生され、その場合において、当該DPF30bの温度が低い場合には、当該DPF30bの再生に加えて、他方のDPF30aの再生が行われる一連の処理)が行われる(S222)。当該一連の処理の内容は、ステップS202〜S221の処理におけるDPF30a,30bを単純に入れ替えたものであるため、その詳細の説明は省略する。
ステップS201での比較の結果、否定、すなわち差圧ΔP1≧差圧ΔP2である場合には、DPF30aの捕集量ないし詰まり具合がより大きいと考えることができる。この場合には、次にECU100は、差圧ΔP1が所定の基準値ΔP0を上回っているかを判定する(S202)。この基準値ΔP0は、DPFにPMが再生を必要とする程度に詰まっているかを示すものであり、差圧ΔP1がこの値を下回る場合は再生の必要がないと考えられる。したがってステップS202で否定の場合には、処理がリターンされる。
ステップS202で肯定の場合には、ECU100は、温度センサ53aによって検出されるDPF30aの温度T1が、所定の基準値Taを上回っているかを判定する(S203)。この基準値Taは、PMをオゾンによって所定値以上の速度で処理可能か否かに対応して定められた低温側基準値(例えば100°C)である。
ステップS203で肯定の場合には、DPF30aの温度が領域B,CまたはDにある場合であるため、次に、ECU100は、温度T1が所定の基準値Tbを下回っているかを判定する(S204)。この基準値Tbは、温度がPMのオゾンによる再生と、NO2による再生とのどちらに適するかに対応して定められた値(例えば250°C)である。温度T1が基準値Tbを下回る場合には、処理はステップS205に移行し、ECU100はNOx触媒20の温度T3が、予め定められた基準T0より大きいかを判定する。肯定の場合には、処理はステップS207に移行し、ECU100は、詰まり具合がより小さいDPF30bに排ガスを供給するように、排気制御弁V1によってTRAP2すなわちDPF30bを選択する。またECU100は、オゾン制御弁V2によるTRAP1すなわちDPF30aの選択、予め定められたオゾン供給量マップに基づくオゾン供給量の算出、および算出された供給量のオゾンの供給を行なう。したがって、TRAP1すなわちDPF30aには、排気ガスが供給されない状態で、オゾンが供給されることになる。
ステップS205で否定、すなわち触媒温度が低い場合には、オゾンの加算量が算出され(S206)、この加算量は続くステップS207で算出されるオゾン供給量に加算されることになる。このため触媒温度が低い場合にも排気ガス中のNOをよく浄化することができる。
オゾン供給量マップは、エンジンの運転状態、すなわちエンジン回転数および吸入空気量と、NOx排出量および所要オゾン量との関係、オゾンとPM酸化速度の関係および、DPF上流と下流の差圧であるΔPとPM堆積量の関係を対応させて記憶させてなるデータテーブルである。ECU100は、クランク軸センサ(不図示)により検出されるエンジン回転数、及びエアフローメータ(不図示)により検出される吸入空気量の検出値によって、オゾン供給量マップを参照することで、所要オゾン量を算出することができる。
ステップS204で否定、すなわち温度T1が領域CまたはDにある場合には、次にECU100は、温度T1が所定の基準値Tcを上回っているかを判定する(S208)。この基準値Tcは、温度がPMのNO2による再生と、排気経路への燃料添加による再生とのどちらに適するかに対応して定められた高温側基準値(例えば350〜400°C)である。
温度T1が基準値Tcを下回る場合には、処理はステップS209に移行し、ECU100は、詰まり具合がより大きいDPF30aに排ガスを供給するように、排気制御弁V1によってTRAP1を選択する。また、オゾン制御弁V2によるTRAP1すなわちDPF30aの選択、予め定められたオゾン供給量マップに基づくオゾン供給量の算出、および算出された供給量のオゾンの供給が行われる。したがって、TRAP1すなわちDPF30aには、排気ガスが供給されている状態で、オゾンが供給されることになる。また、このステップS209の処理が行われる温度の領域Cでは、ステップS207の場合(領域B)とは異なり、オゾン供給量マップにおけるオゾンの供給量は、オゾンとNOの反応によって生成されるNO2によるPM浄化速度を考慮して設定されている。
ステップS208において、温度T1が基準値Tcを上回る場合には、処理はステップS210に移行し、ECU100は触媒温度t3が基準値t0より大きいかを判定する。そして否定の場合には処理はステップS209に、また肯定の場合にはステップS211に移行する。ステップS211では、ECU100は、詰まり具合がより大きいDPF30aに排ガスを供給するように、排気制御弁V1によってTRAP1を選択する。またECU100は、オゾン発生器41の運転を停止させる。また、予め定められた燃料添加量マップに基づく燃料添加量の算出、および算出された量の燃料の添加が行われる。したがって、TRAP1すなわちDPF30aには、排気ガスが供給されている状態で、燃料が添加されることになる。
なお、燃料添加量マップは、DPF上流と下流の差圧であるΔPと温度Tを加味して、エンジンの運転状態、すなわちエンジン回転数および吸入空気量と、NOx排出量および所要燃料添加量と、を対応させて記憶させてなるデータテーブルである。ECU100はエンジン回転数及び吸入空気量の検出値によって燃料添加量マップを参照することで、所要燃料添加量を算出することができる。
ステップS203で否定、すなわち温度T1が基準値Taを下回り領域Aにある場合には、DPF30aの再生が所定値以上の速度で行われることが期待できないと考えられる。この場合には処理はステップS212に移行し、ECU100は、詰まり具合がより大きいDPF30bに排ガスを供給するように、排気制御弁V1によってTRAP2を選択する。また、オゾン制御弁V2によるTRAP1すなわちDPF30aの選択、予め定められた最大供給量のオゾンの供給、および運転者への「注意」の警報出力(例えば、車室内の不図示のディスプレイ装置における文字メッセージの表示)が行われる。したがって、TRAP1すなわちDPF30aには、排気ガスが供給されていない状態で、オゾンが供給されることになる。この最大量のオゾンの供給は所定時間に亘って連続的に行われ、所定時間の経過を条件に、処理はステップS213以下に移行する。
さらに、以後の処理ではTRAP2、すなわち詰まり具合がより小さいDPF30bの再生処理が行われるか、あるいは処理を行うことが検討されることになる。まずステップS213において、ECU100は、温度センサ53bによって検出されるDPF30bの温度T2が、上述した所定の基準値Taを上回っているかを判定する(S203)。
ステップS213で肯定の場合には、DPF30bの温度が領域B,CまたはDにある場合であるため、次に、ECU100は、温度T2が上述した所定の基準値Tbを下回っているかを判定する(S214)。温度T2が基準値Tbを下回る、すなわち領域Bにある場合には、処理はステップS215に移行し、ECU100は、詰まり具合がより大きいDPF30aに排ガスを供給するように、排気制御弁V1によってTRAP1を選択する。また、オゾン制御弁V2によるTRAP2すなわちDPF30bの選択、上述のオゾン供給量マップに基づくオゾン供給量の算出、および算出された供給量のオゾンの供給が行われる。したがって、TRAP2すなわちDPF30bには、排気ガスが供給されない状態で、オゾンが供給されることになる。
ステップS214で否定、すなわち温度T2が領域CまたはDにある場合には、次にECU100は、温度T2が上述した所定の基準値Tcを上回っているかを判定する(S216)。
温度T2が基準値Tcを下回る場合には、次にECU100は触媒温度T3が基準値T0より大きいかを判定する。否定の場合には、処理はステップS218に、また肯定の場合にはステップS219に移行する。ステップS218では、ECU100は、詰まり具合がより小さいDPF30bに排ガスを供給するように、排気制御弁V1によってTRAP2を選択する。また、オゾン制御弁V2によるTRAP2すなわちDPF30bの選択、上述したオゾン供給量マップに基づくオゾン供給量の算出、および算出された供給量のオゾンの供給が行われる。したがって、TRAP2すなわちDPF30bには、排気ガスが供給されている状態で、オゾンが供給されることになる。また、このステップS218の処理が行われる温度の領域Cでは、ステップS215の場合(領域B)とは異なり、オゾン供給量マップにおけるオゾンの供給量は、オゾンとNOの反応によって生成されるNO2によるPM浄化速度を考慮して設定されている。
ステップS219では、ECU100は、詰まり具合がより小さいDPF30bに排ガスを供給するように、排気制御弁V1によってTRAP2を選択する。またECU100は、オゾン発生器41の運転を停止させる。また、上述した燃料添加量マップに基づく燃料添加量の算出、および算出された量の燃料の添加が行われる。したがって、TRAP2すなわちDPF30bには、排気ガスが供給されている状態で、燃料が添加されることになる。
ステップS213で否定の場合、すなわち、詰まりが比較的大きい方のDPF30aの温度T1、及び詰まりが比較的小さい方のDPF30bの温度T2が、いずれも低温側基準値Taより低い不活性状態にある場合には、前者の差圧ΔP1が、差圧の上限基準値ΔPmaxより小さいかが判定される(S220)。
ステップS220で否定の場合、すなわちDPF30a,30bがいずれも低温であって、且つ差圧ΔP1が差圧の上限基準値ΔPmaxより大きい場合には、処理はステップS221に移行し、ECU100は、当該DPF30aに排ガスを供給するように、排気制御弁V1によってTRAP1を選択し、且つ、当該DPF30aにオゾンを供給するように、オゾン制御弁V2によってTRAP1を選択する。さらにECU100は、温度T1が低温側基準値Taを上回るような所定の昇温運転を指示する。この昇温運転は、例えばエンジンを制御するためのエンジンECU(不図示)に対するエンジン回転数増大要求および空燃比のリッチスパイク要求を含む。またECU100は、運転者への「警告」の警報出力(例えば、車室内の不図示のディスプレイ装置における文字メッセージの表示)を行う。
ステップS220で肯定の場合、すなわちDPF30a,30bがいずれも低温であって、且つ差圧ΔP1が差圧の上限基準値ΔPmaxより小さい場合には、ステップS212の処理が再び実行される。これによって、詰まり具合がより大きいDPF30bに排ガスと最大供給量のオゾンとが供給され、PMの浄化が促進されることになる。
以上のとおり、本実施形態では、次のような作用効果が発揮される。即ち、排気制御弁V1を制御して複数のDPF30a,30bの間における排気ガスの供給量の割合を変更できるようにしたので、排気ガスの供給量の割合が小さくされたDPFでは、排気ガス中のNOxやHC等の所定物質によるオゾンの消費を抑制でき、また排気ガスの熱によるオゾンの分解を抑制できる。したがって、オゾンを効率的に使用可能とし、オゾンによるPMの浄化効率を向上することが可能となる。
また、ECU100は、排気圧センサ51a,51b,52a,52bによって捕集量を検出し、検出された捕集量に基づいて排気制御弁V1を制御するので、PMの酸化除去の必要性の高いDPF30a,30bにつき、PMの酸化除去を優先して実行でき、捕集量に応じて適切な処理を行うことが可能となる。
また、ECU100は、温度センサ53a,53bによって検出された温度に応じてオゾン供給手段を制御するので、DPF30a,30bの温度に応じて適切な処理を行うことが可能となる。
また、本実施形態では、オゾン供給手段が、単一のオゾン供給源であるオゾン発生器41とオゾン制御弁とを有することとしたので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
また本実施形態では、排気制御弁V1は複数のDPF30a,30bに対する排気ガスの通路を個別に全閉可能であり、オゾン制御弁V2は複数のDPF30a,30bに対するオゾンの通路を個別に全閉可能としたので、簡易な構成によって本発明に所期の効果を得ることができる。
また本実施形態では、ECU100は、排気制御弁V1によって選択されるDPFと、オゾン制御弁V2によって選択されるDPFとの組合せを、温度に応じて変更するので、温度に応じて適切な処理を行うことが可能になる。
また本実施形態では、ECU100は、複数のDPFのうち捕集量が比較的大きいDPFの温度が所定の低温側基準値Taを下回る場合に、当該DPFに対するオゾン供給量を所定の最大量に設定し、当該DPFの温度が低温側基準値Taを上回る場合に、当該DPFに対するオゾン供給量を排気ガス中のNOx濃度に基づいて設定することとしたので(S212)、温度に応じて適切な処理を行うことが可能になる。ここにいう「捕集量が比較的大きい」とは、他のDPFの少なくとも一つよりも捕集量が大きい状態を示す。
また本実施形態では、ECU100は、複数のDPFのうち捕集量が比較的大きいDPFの温度が所定の低温側基準値Taを下回る場合に、捕集量が比較的小さいDPFをオゾン制御弁V2によるオゾンの供給先として選択することとしたので、温度の比較的高いDPFを優先して再生することによってオゾン等の再生用資源を有効に活用することが可能になる。ここにいう「捕集量が比較的大きい」とは、他のDPFの少なくとも一つよりも捕集量が大きい状態を示し、また「捕集量が比較的小さいDPF」とは、当該捕集量が比較的大きいDPF以外の少なくとも一つのDPFを示す。
また本実施形態では、ECU100は、DPFの温度が所定の高温基準値Tcを上回る場合に、オゾン供給源(オゾン発生器41)からのオゾンの供給を停止するので、高温時のオゾンの分解を避けてオゾンを効率よく利用できる。
また本実施形態では、複数のDPF上流には昇温手段としての燃料添加インジェクタを備え、ECU100は、燃料添加インジェクタを制御して、排気制御弁V1によって選択されるDPFの温度が所定の高温基準値Tcを上回る場合に、当該DPFを昇温させることとしたので、高温時のオゾンの分解を避けてオゾンを効率よく利用できる。なお、昇温手段を使用するか否かのしきい値としての高温基準値は、オゾンの供給を停止するか否かのしきい値としての高温基準値と異なる値であってもよい。
なお、温度領域の設定、及び排気制御弁V1によって選択されるDPFとオゾン制御弁V2によって選択されるDPFとの組合せは、第三実施形態のものに限られない。
また、昇温手段として燃料添加インジェクタを用いることとしたが、本発明における昇温手段としてはDPF30a,30bの内部や周囲に配設した電熱線など、他の手段を用いてもよい。
なお、上記各実施形態では触媒装置20を単一とし、その下流側に分岐点である排気制御弁V1を設けたが、例えば図14に示されるように、本発明における触媒装置120a,120bは複数並列としてもよく、またこれら並列にされた触媒装置120a,120bの上流側に分岐点である排気制御弁V1を設けてもよい。また、上記各実施形態では触媒装置20として単一種類の触媒を用いたが、複数種類の触媒を直列に設けてもよい。またDPFとオゾン供給ノズルとを含むユニットは3組以上並列に設けてもよい。
また、DPF30a,30bに流入する排気ガスに、オゾンとの反応を生じさせるような不要な成分が含まれていないことを、PM酸化を実行するための条件としても良い。この不要な成分とは例えばNOxであり、また未燃HCもオゾンと反応してオゾンの無駄な消費を生じさせる。このような不要な成分が含まれているか否かは、例えば排気制御弁V1とオゾン供給ノズル40a,40bとの間に空燃比センサを設置することによって検出される排気空燃比から推定可能である。従ってECU100は、検出された排気空燃比に基づき、不要な成分が含まれていると判断した場合はオゾン発生器41をオフにして、オゾンの供給を停止する。他方、ECU100は、不要な成分が含まれていないと判断した場合、オゾン発生器41をオンにして、オゾンの供給を実行する。
また、上記各実施形態では排気制御弁V1およびオゾン制御弁V2の動作を全開または全閉の2状態としたが、このようなステップ的な変更に代えて、排気側の二方向に対する排出量の割合を連続的に可変できるような排気制御弁およびオゾン制御弁を用いてもよい。
また、上記各実施形態では、オゾン供給時にオゾン発生器41をオンにして生成されたオゾンを直ちに供給するが、オゾンを予め生成、貯留しておいて、バルブを切り替えることでオゾンを供給するようにしてもよい。またポンプやコンプレッサ等でオゾンを加圧して供給することも可能である。また、上記各実施形態では単一のオゾン供給源を用いたが、オゾン供給源は複数であってもよい。
また、上記各実施形態ではPM捕集装置としてウォ−ルフロー型DPFを採用したが、他にも様々なフィルタ構造を採用することができる。例えば、静電捕集式のストレートフロー型フィルタであり、これは、排気ガス中に存在する一対の電極間に直流電圧を印加して放電を生成し、PMを例えばマイナスに帯電させ、静電気力でプラス側若しくはアース側の電極に吸着させるものである。したがってPM捕集装置はプラス側若しくはアース側の電極として形成される。基材の形状ないし構造も、前述のようなハニカム状のほか、板状、筒状、ペレット状、メッシュ状などが可能である。
[第四実施形態]
次に、本発明の第四実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図15において、排気通路15には、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集する粒子状物質捕集装置としてのディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFと称す)220が配置されている。図中、DPF220は断面で示される。
DPF220は、単一の金属製ケーシング221と、このケーシング221内に区画形成された複数(本実施形態では二つ)のフィルタ室110,210と、これらフィルタ室110,210にそれぞれ配置されたフィルタ部材130,230と、これらフィルタ室に110,210にそれぞれ配置され、フィルタ部材130,230にその上流側からオゾン(O3)を供給可能なオゾン供給手段としてのオゾン供給ノズル140,240と、これらオゾン供給ノズル140,240の上流側に配置され、排気ガスが流入するフィルタ室110,210を切り替える弁手段50とから構成されている。
ケーシング221は、排気通路15を区画形成する排気管22の途中に設けられ、排気ガス流れ方向に延びるほぼ円筒形状を有すると共に、その両端部221aが截頭円錐状に形成されている。一方のフィルタ室110はケーシング221内の中央部或いは中心部に設けられ、他方のフィルタ室210はケーシング221内の外周部に設けられる。これらフィルタ室110,210は円筒形の隔壁23で仕切られ、全体として二重管構造をなすようになっている。以下、中央部のフィルタ室110を中央フィルタ室、外周部のフィルタ室210を外周フィルタ室などと称す。隔壁23は、ケーシング221の入口及び出口から所定距離離間されている。フィルタ部材130,230は中央フィルタ室110及び外周フィルタ室210の軸方向中央部に位置される。フィルタ部材130,230の上流端面ないし前端面から隔壁23の上流端ないし前端までの間に、オゾン供給ノズル140,240が設けられる。
オゾン供給ノズル140,240には、オゾン発生手段としてのオゾン発生器41がオゾン供給通路42を介して接続される。オゾン供給通路42は途中で二分岐され、その分岐部に切替弁43が設けられる。切替弁43は、オゾン発生器41から送られてきたオゾンをオゾン供給ノズル140,240のいずれか一方に供給するよう切り替えられる。オゾン供給ノズル140,240の供給口141,241から、オゾンが、下流側のフィルタ部材130,230に向かって噴射供給される。
フィルタ部材130,230は、フィルタ室110,210内に不図示の支持部材を介して支持されている。支持部材は、絶縁性、耐熱性、緩衝性等を備えており、例えばアルミナマットから構成されている。
図16に示すように、フィルタ部材130,230は、多孔質セラミックからなるハニカム構造体32を備えたいわゆるウォールスルー型であり、ハニカム構造体32は、コージェライト、シリカ、アルミナ等のセラミックス材料で形成される。排気ガスは矢印で示されるように図中左から右に向かって流れる。ハニカム構造体32には、上流側に詰栓33が施された第1通路34と、下流側に詰栓35が施された第2通路36とが交互に区画形成され、ハニカム状をなしている。これら通路34,36はセルとも称され、いずれも排気ガスの流れ方向に平行である。排気ガスが図中左から右に向かって流れると、排気ガスは第2通路36から多孔質セラミックの流路壁面37を通過して第1通路34に流入し、下流側に流れる。このとき、排気ガス中のPMは多孔質セラミックによって捕集され、PMの大気への放出が防止される。このように排気ガスが流路壁面を通過し、その際にPMを濾過捕集するフィルタ形式がウォールフロー型と称される。
オゾン発生器41としては、高電圧を印加可能な放電管内に原料となる乾燥した空気または酸素を流しつつオゾンを発生させる形態や他の任意の形式のものを用いることができる。ここで原料となる乾燥した空気または酸素は、特開2005−502823号公報の場合と異なり、排気通路15外から取り込まれる気体、例えば外気に含まれる気体であり、同公報のように排気通路15内の排気ガスに含まれる気体ではない。オゾン発生器41においては、高温の原料気体を用いるよりも低温の原料気体を用いた方がオゾンの生成効率が高い。従ってこのように排気通路15外の気体を用いてオゾンを生成することにより、同公報の場合に比べ、オゾン生成効率を向上することが可能である。
オゾン供給ノズル140,240は、フィルタ部材130,230の上流端面全体にまんべんなくオゾンを供給できるよう、フィルタ部材130,230の上流端面の全ての径方向範囲に及ぶような複数のオゾン供給口41を有している。オゾン供給ノズル140,240はケーシング221内に固定される。なお、オゾン供給手段の形態はこのようなオゾン供給ノズル140,240以外にも種々の形態が可能であり、例えば一つのオゾン供給口41しか有しないような場合は、オゾン供給口41とフィルタ部材130,230の上流端面との距離を、その上流端面全体にまんべんなくオゾンが行き渡るような距離だけ離間させるのがよい。
弁手段50は、中央フィルタ室110及び外周フィルタ室210の入口部にそれぞれ設けられてこれらフィルタ室110,210を開閉する中央弁体(第一弁体)151及び外周弁体(第二弁体)251と、これら弁体151,251が交互に開閉するように弁体151,251を駆動可能な駆動手段としての駆動装置352とを備えている。
図17に示すように、中央弁体151は、断面円形の中央フィルタ室110の形状に合わせて円形に形成され、他方、外周弁体251は、断面リング状の外周フィルタ室210の形状に合わせてリング形に形成されている。外周弁体251は上下に等しく二分割されて二つの弁体部材251a,251bから構成されており、これら弁体部材251a,251bが観音開き状に(like a double hinged door or a double casement window)開閉するようになっている。
図18Aおよび図18Bにも示すように、駆動装置352は、中央弁体151と弁体部材251a,251bとにそれぞれ接続固定された三本の回転軸353,353a,353bを備える。これら回転軸353,353a,353bはケーシング221の高さ中心部で水平に且つ互いに平行に、ケーシング221外に延出する。回転軸353は中央弁体151の高さ中心位置に接続固定され、回転軸353a,353bはそれぞれ弁体部材251a,251bの下端部及び上端部に接続固定される。これら回転軸353,353a,353bの中心が中央弁体151と弁体部材251a,251bとの回転中心となり、これら回転軸353,353a,353bの90°の回転により中央弁体151と弁体部材251a,251bとが開閉する。中央弁体151及びその回転軸353は、弁体部材251a,251b及びこれらの回転軸353a,353bに対し、排気ガス流れ方向(図18Aおよび図18Bに矢示)にオフセットされ、特に本実施形態では下流側にオフセットされる。
図18Aおよび図18Bに示すように、回転軸353,353a,353bには同一歯数の被駆動ギヤ354,354a,354bが取り付けられ、サーボモータ等の駆動源(図示せず)に連結された駆動ギヤ355,355abが、中央弁体151の被駆動ギヤ354と、上側弁体部材251aの被駆動ギヤ354aとにそれぞれ噛み合わされる。上側弁体部材251aの被駆動ギヤ354aは下側弁体部材251bの被駆動ギヤ354bに噛み合わされる。駆動ギヤ355,355abは個別に回転され、従って中央弁体151及び外周弁体251も独立に開閉可能である。
但し、後述するフィルタ再生時には中央弁体151及び外周弁体251は交互に開閉される。即ち、図18Aに示すように、中央弁体151が閉のとき、外周弁体251の弁体部材251a,251bは開状態にある。この状態から駆動源を作動させて図18Bに示すように駆動ギヤ355,355abを回転させ、被駆動ギヤ354,354a,354b及び回転軸353,353a,353bを90°ずつ矢示方向に回転させ、中央弁体151を開、外周弁体251の弁体部材251a,251bを閉とする。
図15に示すように、オゾン発生器41、切替弁43、及び駆動装置352の駆動源は、制御手段としての電子制御ユニット(以下、ECUと称す)500に接続され、それぞれの作動がECU500によって制御される。
また、本実施形態においては、フィルタ部材130,230におけるPMの捕集量ないし詰まり具合を検出する手段が設けられている。ケーシング221の上下流端部221a、即ち両フィルタ室110,210より上下流側の合流部に、それぞれ排気圧力を検出する排気圧センサ61,62が設けられ、ECU500が、これら排気圧センサ61,62によって検出された上流側排気圧及び下流側排気圧の排気圧偏差に基づいて、フィルタ部材130,230におけるPMの捕集量ないし詰まり具合を判断する。本実施形態では、その排気圧偏差が所定値を超えたとき、二つのフィルタ部材130,230が両方詰まったと判断して、両方のフィルタ部材130,230のPM除去処理即ちフィルタ再生処理を同一タイミングで行う。しかしながら、個々のフィルタ部材130,230或いはフィルタ室110,210毎に個々に排気圧偏差を検出し、個々にフィルタ再生処理を実行しても構わない。
なお、本実施形態ではフィルタ部材130,230の上下流側の差圧によってPMの捕集量ないし詰まり具合を検出するが、フィルタ部材130,230の上流側に配置された一つの排気圧センサのみによって捕集量ないし詰まり具合を検出してもよい。さらに、フィルタ部材上流側に配置された煤センサの煤信号の時間的な積分を求めることにより詰まり具合を検出することもできる。同じく、煤生成に関する、ECU内に保存されたエンジン特性マップデータを評価し、時間的に積分することもできる。
また、DPF220の上流側の排気通路15に、排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒や、排気ガス中のHC,CO等の未燃成分を浄化する酸化触媒等を設けてもよい。NOx触媒としては、吸蔵還元型NOx触媒(NSR:NOx Storage Reduction)でもよいし、選択還元型NOx触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)であってもよい。
吸蔵還元型NOx触媒は、これに流入される排気ガスの空燃比が所定値(典型的には理論空燃比)よりリーンのときNOxを吸収し、これに流入される排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するという、NOxの吸放出作用を行う。本実施形態ではディーゼルエンジンが使用されているため、通常時の排気空燃比はリーンであり、NOx触媒は通常時、排気中のNOxの吸収を行う。他方、NOx触媒の上流側にて還元剤が供給され、流入排気ガスの空燃比がリッチになると、NOx触媒は吸収したNOxの放出を行う。そしてこの放出されたNOxは還元剤と反応して還元浄化される。還元剤としては、排気中で炭化水素HCや一酸化炭素CO等の還元成分を発生するものであれば良く、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。ディーゼルエンジンの場合、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため燃料である軽油を使用するのが好ましい。還元剤供給方法としては、例えばNOx触媒の上流側の排気通路15に別途設けられた還元剤噴射弁から軽油を噴射したり、燃料噴射弁14から燃焼室13に膨張行程後期又は排気行程で軽油を噴射するいわゆるポスト噴射を行う方法が可能である。なお、このようにNOx触媒におけるNOxの放出還元を目的とする還元剤の供給をリッチスパイクと称する。
選択還元型NOx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンという条件下で、排気ガス中のHC、NOを定常的に且つ同時に反応させ、N2,O2,H2Oといったように浄化するものである。NOxの浄化にはHCの存在が必須である。空燃比がリーンであっても、排気ガス中には未燃HCが必ず含まれているので、これを利用してNOxの還元浄化が可能である。また、吸蔵還元型NOx触媒のようにリッチスパイクを実施して還元剤を供給してもよい。この場合、還元剤としては前記に例示したもののほか、アンモニアや尿素を使用することもできる。
酸化触媒は、HC,COなどの未燃成分をO2と反応させてCO,CO2,H2O等とする触媒である。
第四実施形態の残余の機械的構成は前記第一実施形態と同様であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
さて、本実施形態に係る排気浄化装置においては、中央側のオゾン供給ノズル140からオゾンを供給して中央側のフィルタ部材130に堆積したPMを酸化(燃焼)除去するか、或いは、外周側のオゾン供給ノズル240からオゾンを供給して外周側のフィルタ部材230に堆積したPMを酸化除去する。
これを具体的に説明する。ECU500は、排気圧センサ61,62によって検出された上流側排気圧及び下流側排気圧の排気圧偏差が所定値を超えたとき、フィルタ部材130,230に堆積したPMの酸化除去即ち再生が必要と判断する。そして、駆動装置352の駆動源を作動させて、中央弁体151及び外周弁体251のいずれか一方を閉、他方を開とする。本実施形態では中央側のフィルタ部材130の再生を先に行うものとし、図19Aに示すように、中央弁体151を閉、外周弁体251を開とする。これにより、中央フィルタ室110への排気ガスの流入が規制され、排気ガスは実質的に外周フィルタ室210及び外周フィルタ部材230のみを通過するようになる。このとき排気ガス中のPMの捕集は外周フィルタ部材230のみによって行われる。
次にECU500は、切替弁43を中央側に切替えると共にオゾン発生器41をオンにし、中央側のオゾン供給ノズル140から、オゾン発生器41で生成されたオゾンを供給する。このオゾンにより中央側のフィルタ部材130に堆積したPMが酸化除去される。
所定時間が経過したら、図19Bに示すように、駆動装置352の駆動源を作動させて中央弁体151を開、外周弁体251を閉にする。これにより、外周フィルタ室210への排気ガスの流入が規制され、排気ガスは実質的に中央フィルタ室110及び中央フィルタ部材130のみを通過するようになる。そしてECU500は、切替弁43を外周側に切替え、外周側のオゾン供給ノズル240からのオゾン供給を開始すると同時に、中央側のオゾン供給ノズル140からのオゾン供給を停止する。供給されたオゾンにより、外周側のフィルタ部材230に堆積したPMが酸化除去される。
所定時間が経過して外周側フィルタ部材230の再生が終了したら、オゾン発生器41をオフにしてオゾン供給を停止すると共に、駆動装置352の駆動源を作動させて外周弁体251を開にする。これにより、外周フィルタ室210への排気ガスの流入が許容されるようになり、排気ガスは中央フィルタ室110及び外周フィルタ室210の両方を通過し、両フィルタ部材130,230でPMの捕集がなされるようになる。
このように、本実施形態に係る排気浄化装置によれば、オゾンが供給される側のフィルタ室が弁手段50によって閉じられるので、そのフィルタ室への排気ガスの流入が防止され、排気ガス中のNOx及びHC等によって供給オゾンが無駄に消費されるのが防止され、オゾンのより多くの量を、フィルタ部材に堆積したPMの酸化除去に使用することができる。よってオゾンによるPMの浄化効率を向上することが可能となる。
ここで、NOxとオゾンとの反応消費についてより詳しく説明する。仮にオゾンO3と、排気ガス中のNOx、特にNOとが反応したとすると、その反応式は次式で表される。
NO+O3→NO2+O2・・・(1)
この反応によって生成されたNO2は、さらにオゾンO3と次式のように反応する。
NO2+O3→NO3+O2・・・(2)
そしてさらにこの反応によって生成されたNO3は、オゾンO3の影響で次式のように分解される。
2NO3→2NO2+O2・・・(3)
ここで、(1)式に着目すると、NOの酸化にオゾンO3が消費されており、また、(2)式に着目すると、NO2の酸化にオゾンO3が消費されている。そして(3)式に着目すると、右辺のNO2は(2)式左辺のNO2となり、よってこの(2)式左辺のNO2を酸化するためにオゾンO3が消費される。
このように、NOxとオゾンとは連鎖的に反応を繰り返す。よって仮にフィルタ部材130,230の直前でオゾンを供給したとしても、その位置の排気ガス中にNOxが含まれていれば、NOxの酸化、分解に多くのオゾンが消費され、フィルタ部材130,230に供与できるオゾン量が著しく減少してしまう。オゾン発生器41でオゾンを生成するには電力を要するから、このようなオゾンの無駄な消費は電力の無駄な消費につながり、ひいては燃費の悪化を招く可能性もある。
他方、HCが存在する排ガス雰囲気中にオゾンを供給すると、オゾンO3がHCを部分酸化し、CO,CO2,H2OといったHC酸化物を生成するという反応が起きる。こうなると、その反応消費分だけオゾンをフィルタ部材に供与できなくなり、前記同様の問題が発生する。
これに対し、本実施形態のように、オゾンが供給される側のフィルタ室を閉じるようにすると、そのフィルタ室への排気ガスの流入が防止され、供給されたオゾンがNOx及びHCとの反応のために消費されることが防止され、フィルタ部材のPMの酸化除去のために有効に使用可能となる。ここで、オゾンが供給される側のフィルタ室には、オゾン、オゾン生成の原料、及びオゾンの希釈に用いられたガス(空気など)のみが実質的に流れるようになる。
また、他の利点としては、二つのフィルタ室110,210を隔壁23を挟んで互いに隣接して並列に配置したので、一方のフィルタ室のフィルタ部材の再生中に、他方のフィルタ室に流れる排気ガスの熱を利用して、一方のフィルタ室の温度を、オゾンによるPM酸化が有効に行えるような適切な温度範囲内に維持することができ、比較的高い効率でオゾンによるPM酸化が行える。
即ち、仮に単一のケーシングにフィルタ部材及びオゾン供給ノズルを配置し、排気ガスの流れを止めてオゾン供給を行ったとしても、オゾン供給を行っていくうちにケーシング内がオゾンや外気の影響で冷却されていってしまい、適切な温度範囲よりも低温になる可能性がある。本実施形態によれば、他方のフィルタ室に流れる排気ガスの熱を、隔壁23を通じて一方のフィルタ室に伝達することができ、一方のフィルタ室の温度が低下するのを抑制することができると共に、一方のフィルタ室の温度を適切な温度範囲内に保つことができる。
図20は、オゾンが供給されるフィルタ部材の温度(横軸)と、所定時間内におけるPM酸化速度(縦軸)との関係を示す。なお縦軸のPM酸化速度の単位g/hLは、フィルタ部材1リットル当たり、且つ1時間当たりに酸化されるPMのグラム数を表す。見られるように、温度の上昇につれ、PM酸化速度は150℃付近で一旦ピークを迎えた後、徐々に低下する。そして300℃付近からオゾンの熱分解が開始し、350℃を超えると十分なPM酸化速度が確保し難くなる。この結果から、効率的なPM酸化のためにはフィルタ部材又はその雰囲気温度が150〜350℃の範囲内にあるのが好ましいと言える。ディーゼルエンジンの場合、排気温度は通常200〜300℃以下であるので、隣接するフィルタ室をPM酸化に適切な温度範囲内に保持するのに好適である。また、本実施形態のようにオゾンが供給される側のフィルタ室を閉じれば、排気ガスの熱でオゾンが分解されてしまうことも防止できる。
さらに、オゾンが供給される側のフィルタ室を閉じる利点として、ガスの流れが低速となるのでオゾンとPMとの接触確率が高くなると共に反応時間が長くなり、PM酸化効率を向上できる点が挙げられる。
なお、本実施形態では、オゾン供給時にオゾン発生器41をオンにして生成されたオゾンを直ちに供給するが、オゾンを予め生成、貯留しておいて、その供給・停止をバルブで切り替えるようにしてもよい。またポンプやコンプレッサ等でオゾンを加圧して供給することも可能である。
次に、この第四実施形態の効果を確認するための実験を行ったので、その結果を以下に示す。
(1)実験装置
図21には実験装置の全体を示す。ディーゼルエンジン10から排出された排気ガスは排気管22を通じて触媒70及びDPF220を順に通過した後、大気に放出される。触媒70は、前述したNOx触媒(吸蔵還元型又は選択還元型)及び酸化触媒の少なくとも一つからなる。切替弁43には、オゾンガスO3、酸素ガスO2及び窒素ガスN2の混合ガスである供給ガスが供給される。
酸素ボンベ71から供給された酸素ガスO2は、流量制御ユニット72により、オゾン発生器73に供給される流量が制御される。残りの酸素ガスはオゾン発生器73をバイパスする。そしてオゾン分析計74でオゾン濃度が計測され、この後オゾンと酸素との混合ガスは流量制御ユニット75にて流量が制御され、余剰分は図示しない排気ダクトから外部に排出される。流量が制御された混合ガスは、窒素ボンベ76から送られ流量制御ユニット77により流量が制御された窒素ガスN2と混合され、これによってできた供給ガスが切替弁43に送られる。
DPF220において、中央フィルタ室110と外周フィルタ室210との出口部(フィルタ部材130,230の下流側)に、それぞれ抽出管178,278が挿入配置されており、これら抽出管178,278は切替弁79で切り替えられ、中央フィルタ室110と外周フィルタ室210とのいずれか一方の排気ガスのサンプルが抽出できるようになっている。抽出されたサンプルガスは、上流側から直列配置されたHC,CO,NOx濃度計測用の排ガス分析器80と、CO2濃度計測用の排ガス分析器81と、オゾン濃度計測用のオゾン分析計82とによって計測処理される。
(2)実験条件
エンジン10には排気量2000ccのディーゼルエンジンを使用した。またエンジン10を、回転数2200rpm、トルク46Nmの運転条件で定常運転した。
中央フィルタ部材130に関し、直径120mm、長さ177mm、体積2L(リットル)、セル数300cpsi(cells per square inch)のコージェライト製フィルタ材料(触媒はコートしていない)を用い、このフィルタ材料の外周部を機械加工により切削して直径を60mmまで削減し、これを中央フィルタ室110に配置した。
外周フィルタ部材230に関し、直径120mm、長さ177mm、体積2L(リットル)、セル数300cpsiのコージェライト製フィルタ材料(触媒はコートしていない)を用い、このフィルタ材料の中心部に直径80mmの穴を空けたものを外周フィルタ室210に配置した。
触媒70については、直径103mm、長さ155mm、体積1.3L(リットル)、セル数400cpsiのコージェライト製ハニカム構造体に、Ce−Zr複合酸化物をコート量200g/Lでコートし(ただし分母のL(リットル)は触媒1L当たりを意味する)、PtをCe−Zr複合酸化物重量に対して3wt%担持したものを用いた。ここで、触媒70が無いと未燃焼のHC量が多く、このHCとオゾンが反応しPM酸化速度に影響を及ぼすため、触媒70を設置した。
オゾン添加量については、流量制御ユニット75から出てくるオゾンと酸素との混合ガスが、オゾン濃度18700ppm、残部が酸素ガス、流量30L/minであり、これに流量120L/minの窒素ガスが加えられて希釈されたガス即ち供給ガスが切替弁43に供給される。
(3)PM酸化速度算出方法
排ガス分析器80,81で計測したトータルカーボン量からPM酸化速度を概算した。
(4)実施例及び比較例
・実施例1
外周弁体251を閉じ、中央弁体151を開いて、エンジンからの排気ガスを中央フィルタ室110にのみ流し、この状態を30分間継続する。この間、中央フィルタ部材130にPMが堆積される。この後、外周弁体251を開き、中央弁体151を閉じて、エンジンからの排気ガスが流れるフィルタ室を外周フィルタ室210に切り替えると共に、中央フィルタ室110にオゾンを含む供給ガスを供給し、中央フィルタ部材130に堆積されたPMを10分間酸化させる。
一方、これとは逆の作動も行う。即ち、中央弁体151を閉じ、外周弁体251を開いて、エンジンからの排気ガスを外周フィルタ室210にのみ流し、この状態を30分間継続する。この間、外周フィルタ部材230にPMが堆積される。この後、中央弁体151を開き、外周弁体251を閉じて、エンジンからの排気ガスが流れるフィルタ室を中央フィルタ室110に切り替えると共に、外周フィルタ室210にオゾンを含む供給ガスを供給し、外周フィルタ部材230に堆積されたPMを10分間酸化させた。
・比較例1
オゾンが供給される一方のフィルタ室を、他方のフィルタ室に流れる排気ガスの熱で保温するという本実施形態の効果を明らかにするため、図22に示すような比較例を用いた。なお本実施形態と同一の構成には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
この比較例では、触媒70の下流側で切替弁85を介して排気通路が二分岐されており、これら排気通路に個々にDPF186,286が設けられている。従って、ケーシング187,287も別個独立に設けられ、これらケーシング187,287に個々にフィルタ部材188,288及びオゾン供給ノズル189,289が設けられる。切替弁85は排気通路を一方のDPF186側又は他方のDPF286側に切り替える。この構成では、一方のDPFの再生時、他方のケーシング内を流れる排気ガスの熱により、一方のケーシング内を保温することはできない。
この場合、切替弁85を一方のDPF186側に切替え、これに30分間、排気ガスを流入させてPM捕集を行わせた後、切替弁85を他方のDPF286側に切替え、一方のDPF186に排気ガスが流れないようにして、オゾン供給ノズル189から供給ガスを供給し、一方のフィルタ部材188に堆積されたPMを10分間酸化させた。
(5)実験結果
これら実施例1及び比較例1のPM酸化速度の比較を図23に示す。見られるように、実施例1の場合、比較例1よりもPM酸化速度が向上されており、これにより、排気熱を利用する本実施形態の効果が明らかとなる。なお、実施例1において、中央側と外周側とのPM酸化速度には殆ど差がない。
[第五実施形態]
次に、本発明の第五実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。なお、前記第一実施形態と同様の構成については図中同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図24は、本発明の第五実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を概略的に示すシステム図である。図示されるように、この第五実施形態においては、中央フィルタ部材130及び外周フィルタ部材230の温度(床温)をそれぞれ検出する温度センサ190,290が追加して設けられている。これら温度センサ190,290はECU500に接続される。これら温度センサ190,290の測温部(先端部)は、各フィルタ部材130,230の温度を正確に検出すべく各フィルタ部材130,230の中心部に埋め込まれている。
なお、これら温度センサ190,290は、中央フィルタ部材130及び外周フィルタ部材230の上流側の中央フィルタ室110及び外周フィルタ室210にそれぞれ測温部が配置され、それらフィルタ部材130,230に流入する排気ガスの温度を検出するものであってもよい。
また、中央フィルタ部材130及び外周フィルタ部材230の上流側の中央フィルタ室110及び外周フィルタ室210には、それぞれ、冷却ガスとしての冷却空気を供給する冷却ガス供給手段としての空気供給ノズル191,291が配置されている。空気供給ノズル191,291の構成はオゾン供給ノズル141,241と同様である。本実施形態では空気供給ノズル191,291はオゾン供給ノズル141,241の上流側に設けられる。空気供給ノズル191,291は、オゾン供給ノズル141,241と同様、フィルタ部材130,230の上流端面全体にまんべんなく空気を供給できるよう、フィルタ部材130,230の上流端面の全ての径方向範囲に及ぶような複数の空気供給口192,292を有しており、ケーシング221内に固定される。なお、冷却ガス供給手段の形態はこのような空気供給ノズル191,291に限定されず、一つの冷却ガス供給口しか有しないようなものも可能であり、また冷却ガスとして空気以外のガスを用いることも可能である。
空気供給ノズル191,291には、冷却ガス源としてのエアタンク93が空気供給通路94を介して接続される。空気供給通路94は途中で二分岐され、その分岐部に切替弁95が設けられる。切替弁95は、エアタンク93から送られてきた空気を空気供給ノズル191,291のいずれか一方に供給するか、又は全く供給を行わないよう、ECU500によって切り替えられる。空気供給ノズル191,291の空気供給口192,292から、空気が、下流側のフィルタ部材130,230に向かって噴射供給される。
この第五実施形態においては、中央フィルタ部材130又は外周フィルタ部材230のオゾンによる再生時に、対応する温度センサ190,290によって検出された温度に応じて、対応する空気供給ノズル191,291からの空気供給が、ECU500によって制御される。即ち、前記第一実施形態で述べたように、フィルタ部材の再生は、フィルタ温度又は雰囲気温度が、オゾンによるPM酸化が有効に行えるような適切な温度範囲内にあるときに行うのが望ましい。よってこの第五実施形態によれば、温度センサ190,290の検出値に応じて温度が適切な温度範囲内にあるか否かを判断し、適切な温度範囲内にあればフィルタ再生を実行し、適切な温度範囲内になければフィルタ再生を中止することができる。これにより、不適切な温度範囲で供給オゾンが徒に消費されることが防止される。
例えば中央フィルタ部材130の再生を例に取ると、ECU500は、フィルタ部材130の再生タイミングが到来しても、例えば高負荷運転直後などで中央フィルタ部材130の検出温度が所定の上限温度(例えば350℃)より高ければ、供給オゾンがフィルタ部材130に到達する前に熱分解する虞があるので、オゾン供給を中止し(即ち、オゾン発生器41をオンしない)、他方、例えば冷間運転時などで中央フィルタ部材130の検出温度が所定の下限温度(例えば150℃)未満であれば、供給オゾンによるPM酸化が効率的に行われない虞があるので、オゾン供給を中止する。他方、中央フィルタ部材130の検出温度が上限温度以下、下限温度以上の範囲内にあれば、供給オゾンによるPM酸化を効率的に行えるので、中央オゾン供給ノズル141からのオゾン供給を実行する。
一方、中央フィルタ部材130の検出温度が上限温度より高い場合、ECU500は切替弁95を中央空気供給ノズル191側に切替え、この空気供給ノズル191から冷却空気の供給を行って、中央フィルタ部材130を冷却する。これにより中央フィルタ部材130の温度が低下して上限温度以下の適切な温度範囲内となる。こうなればECU500が中央オゾン供給ノズル141からのオゾン供給を実行する。以上のような制御方法は外周フィルタ部材230の再生についても同様である。
このように、本第五実施形態によれば、前記第一実施形態と同様の作用効果に加え、不適切な温度範囲特に過剰な高温でのオゾン供給を防止でき、オゾンのさらに効率的な利用を達成できる。
この第五実施形態に関しても、効果を確認するための実験を行ったので、その結果を以下に示す。
(1)実験装置
第一実施形態と同様である。
(2)実験条件
エンジン10の運転条件を回転数2400rpm、トルク77Nmに変更した点を除き、第一実施形態と同様である。ここでより高負荷側の運転条件にしたのは排気温度を上昇させるためである。この運転条件の場合、排気ガス温度は300数十℃に達する。
(3)PM酸化速度算出方法
第一実施形態と同様である。
(4)実施例及び比較例
・実施例2
外周弁体251を閉じ、中央弁体151を開いて、エンジンからの排気ガスを中央フィルタ室110にのみ流し、この状態を30分間継続する。この間、中央フィルタ部材130にPMが堆積され、中央フィルタ部材130が比較的高温まで温度上昇する。この後、外周弁体251を開き、中央弁体151を閉じて、排気ガスを外周フィルタ室210のみに流すと共に、中央フィルタ室110への排気ガス流入を遮断する。この状態で、中央空気供給ノズル191から中央フィルタ室110に空気を供給し、中央温度センサ190で検出される温度を245〜255℃の範囲になるように制御する。この状態で中央フィルタ室110にオゾンを含む供給ガスを供給し、中央フィルタ部材130に堆積されたPMを10分間酸化させる。
・比較例2
この比較例2は実施例2と同様の実験装置を用いるが、以下の点で実施例2と異なる。即ち、排気ガス流入を外周フィルタ室210から中央フィルタ室110に切り替えた後、中央空気供給ノズル191からの空気供給を行わず、温度制御しないで、中央フィルタ室110に供給ガスを供給し、中央フィルタ部材130に堆積されたPMを10分間酸化させる。このときの温度は295〜283℃であった。
(5)実験結果
これら実施例2及び比較例2のPM酸化速度の比較を図25に示す。見られるように、実施例2の場合、比較例2よりもPM酸化速度が向上されており、これにより、空気供給により適切な温度範囲内でオゾン供給を行う本実施形態の効果が明らかとなる。
以上、本発明の第四および第五実施形態について説明してきたが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、図26に示すように、ケーシング221内を軸方向に沿った平面で縦割り状に二分割してフィルタ室110A,210Aを形成するようにしてもよい。この場合、フィルタ室110A,210Aにそれぞれフィルタ部材130A,230A、オゾン供給ノズル(図示せず)などといった前記の各構成要素が配置される。そして半円状の一つの弁体51Aが、オゾン供給を行うフィルタ室に対応して、回転軸353Aにより180°回転され、交互にフィルタ室110A,210Aを開閉する。オゾン供給を行わないときは弁体51Aが水平に保持され、両フィルタ室110A,210Aへの排気ガス流入が許容される。この縦割り状の構造と前記実施形態の二重管構造とを比較すると、二重管構造の場合、一方のフィルタ室から他方のフィルタ室への熱伝達を全周方向の広い範囲で行える点で縦割り状の構造より有利であるが、構造がやや複雑となる点で縦割り状の構造より不利である。
前記第四および第五実施形態ではフィルタ室及びこれに対応する構成要素を二つとしたが、三つ以上とすることも可能である。またPM捕集装置としてウォ−ルフロー型DPFを採用したが、他にも様々なフィルタ構造を採用することができる。例えば、静電捕集式のストレートフロー型フィルタであり、これは、排気ガス中に存在する一対の電極間に直流電圧を印加して放電を生成し、PMを例えばマイナスに帯電させ、静電気力でプラス側若しくはアース側の電極に吸着させるものである。したがってPM捕集装置はプラス側若しくはアース側の電極として形成される。
また、上記各実施形態では切替弁43および弁手段50の動作を全開または全閉の2状態としたが、このようなステップ的な変更に代えて、排気側の二方向に対する排出量の割合を連続的に可変できるような切替弁および弁手段を用いてもよい。
なお、上記各実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
本発明は、圧縮着火式内燃機関としてのディーゼルエンジン以外にも、PM発生の可能性のある全ての内燃機関に適用できる。例えば、直噴の火花点火式内燃機関、より具体的には直噴リーンバーンガソリンエンジンである。このエンジンでは筒内燃焼室に燃料が直接噴射されるが、燃料噴射量が多い高負荷域では燃料が燃焼しきらず、PMが発生する可能性がある。このようなエンジンに本発明を適用しても、前記同様の作用効果が十分期待できる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a system diagram schematically showing an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a compression ignition type internal combustion engine, that is, a diesel engine, 11 is an intake manifold communicated with an intake port, 12 is an exhaust manifold communicated with an exhaust port, and 13 is a combustion chamber. In the present embodiment, fuel supplied from a fuel tank (not shown) to the
The
In addition, ozone supply as ozone supply means capable of supplying ozone to the
The
As the
Each of the exhaust control valve V1 and the ozone control valve V2 is a three-way valve that includes a solenoid, and one of the downstream two-way discharge ports can be fully closed and the other can be fully opened. Switch valve.
The
As shown in FIG. 2, the
Similarly to the
The
In the case of the NOx storage reduction catalyst, the
The NOx
This NOx absorption / reduction and reduction / purification is considered to be performed based on the following mechanism as shown in FIGS. 3A and 3B. About this mechanism, alumina Al2O3An example of an occlusion reduction type NOx catalyst in which platinum Pt and potassium K are supported on the surface of the base material will be described. The same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
First, as shown in FIG. 3A, when the inflowing exhaust gas becomes lean, the oxygen concentration and NOx concentration in the inflowing exhaust gas increase.2Is O2 −Or O2-It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas is O on the surface of platinum Pt.2 −Or O2-Reacts with NO2(2NO + O2→ 2NO2). Then the generated NO2Is absorbed by potassium K, an absorption component, and nitrate, that is, potassium nitrate KNO.3And absorbed by K. As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO on the surface of platinum Pt2Unless NO is absorbed and the NOx absorption capacity of K is saturated2Is absorbed by K. On the other hand, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases and NO2When the production amount of NO decreases, the reaction proceeds in the reverse direction (NO3→ NO2), So potassium nitrate KNO in K3Is NO2Is released from the absorbent in the form of That is, NOx is released from K when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. If the leanness of the inflowing exhaust gas is lowered, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is lowered. Therefore, if the leanness of the inflowing exhaust gas is lowered, NOx is released from K.
On the other hand, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich at this time, HC and CO in the inflowing exhaust gas are oxygen O on platinum Pt.2 −Or O2-It reacts with and is oxidized. Further, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas extremely decreases, so that K to NO2Is released and this NO2As shown in FIG. 3B, N is reacted with unburned HC and CO using platinum Pt as a reaction window.2, O2It can be reduced and purified. In this way, NO on the surface of platinum Pt.2NO from K to next when no longer exists2Is released. Therefore, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, NOx is released from K in a short time and reduced and purified.
The reducing agent used here may be any substance that generates reducing components such as hydrocarbon HC and carbon monoxide CO in the exhaust gas, and gas such as hydrogen and carbon monoxide, liquid such as propane, propylene, and butane. Alternatively, liquid hydrocarbons such as gaseous hydrocarbons, gasoline, light oil, and kerosene can be used. In this embodiment, light oil, which is a fuel for a diesel engine, is used as a reducing agent in order to avoid complications during storage and replenishment. As a method of supplying the light oil as the reducing agent to the
Next, in the case of a selective reduction type NOx catalyst, as shown in FIG. 4, the
Returning to FIG. 1, in the present embodiment, means for detecting the amount of PM trapped or the degree of clogging in the
The upstream
In the present embodiment, means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
The exhaust control valve V1 and the ozone control valve V2 are connected to the output side of the
An example of the operation of the present embodiment configured as described above will be described. In FIG. 5, first, the
As a result of the comparison in step S10, when the differential pressure A <the differential pressure B, it can be considered that the collected amount or the degree of clogging of the
Next, the
Further, when the differential pressure A ≧ the differential pressure B, it can be considered that the collected amount or clogging degree of the
Next, the
The above process is repeatedly executed while the engine is operating (S80), and is terminated on condition that the engine is stopped.
As a result of the above processing, in the present embodiment, ozone is supplied in a state where the supply of exhaust gas is stopped for the
As described above, in the present embodiment, the following operational effects are exhibited. In other words, the exhaust control valve V1 is controlled so that the ratio of the exhaust gas supply amount between the plurality of
Further, since the ozone control valve V2 is controlled so that the ratio of the ozone supply amount to the DPF in which the ratio of the exhaust gas supply amount is made relatively small by the exhaust control valve V1, the ozone consumption and the ozone Can be further suppressed. Here, “relatively increasing the ratio of the ozone supply amount” indicates that the ratio of the ozone supply amount is made larger than at least one of the other DPFs.
The exhaust control valve V1 can individually fully close the exhaust gas passages for the plurality of
The
In addition, since the supply of ozone is executed only when the amount of PM trapped or clogged in the
Next, the results of an experiment performed on the first embodiment are shown below.
(1) Experimental equipment
FIG. 6 shows an outline of the experimental apparatus. Gaseous oxygen O supplied from the
Downstream of the
(2) Experimental conditions
The
The
As the
The composition of the supply gas coming out of the
(3) Experimental method
The DPF is dried at 150 ° C. for 2 hours in advance and the weight is measured. After the DPF is placed in the exhaust pipe and the exhaust gas is circulated for 30 minutes, the DPF is taken out from the exhaust pipe and dried at 150 ° C. for 2 hours to measure its weight. The difference in weight is defined as the PM accumulation amount. After 30 minutes of exhaust gas flow, the amount of PM deposited when PM oxidation was not performed was 3.1 g / hL.
For the examples and comparative examples, after 30 minutes of exhaust gas flow, PM oxidation was performed, DPF was taken out from the exhaust pipe, dried at 150 ° C. for 2 hours, and its weight was measured. The PM deposition amount was determined from the difference from the previously determined PM deposition amount.
For the examples, CO2When the oxidation rate of PM was estimated from the total amount of carbon measured by the meter and the CO meter, the value agreed with the value obtained by reducing the weight of the DPF within an error range. For the comparative example, CO in the exhaust gas2High concentration (about 7%), CO generated by PM oxidation for measurement accuracy2The amount could not be separated and quantified.
(4) Examples and Comparative Examples / Examples
The exhaust gas from the
・ Comparative example
After exhaust gas from the
(5) Experimental results
FIG. 7 shows a comparison of the PM oxidation rate between the example and the comparative example. In the figure, the unit g / hL of the PM oxidation rate on the vertical axis represents the number of grams of PM oxidized per liter of DPF and per hour. As can be seen, the effect of stopping the supply of exhaust gas to the unit A can be seen by comparing the embodiment and the comparative example. That is, when the supply of exhaust gas to the unit A is stopped, PM oxidation by ozone supply is promoted.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 8 is a system diagram schematically showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the second embodiment, a means for detecting the DPF bed temperature of the
An example of the operation of the second embodiment configured as described above will be described. In FIG. 9, first, the
Next, the
When the differential pressure A ≧ the differential pressure B, the
Next, the
The above processing is repeatedly executed while the engine is operating (S200), and is terminated on condition that the engine is stopped.
As a result of the above processing, in the second embodiment, ozone is supplied only when the DPF bed temperatures Ta and Tb are within the appropriate temperature range, and when the DPF bed temperature Ta and Tb are outside the appropriate temperature range, the ozone supply is performed. Will not be done.
As described above, in the second embodiment, ozone is supplied only when the DPF bed temperatures Ta and Tb are within the appropriate temperature range, and therefore, PM oxidation removal is limited to the case where this is suitable. Can save the amount of ozone used. In addition, during standby when the DPF floor temperatures Ta and Tb are not within the appropriate temperature range (S140, S180), the supply of exhaust gas to the target DPF is suppressed (S130, S170). When the bed temperature is high, the temperature drop or cooling can be promoted.
Next, the result of the experiment performed regarding this 2nd embodiment is shown below.
(1) Experimental equipment
The experimental apparatus is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
(2) Experimental conditions
It is the same as that of the first embodiment.
(3) Experimental method
It is the same as that of the first embodiment.
(4) Examples and Comparative Examples / Examples
The process is the same as that of the first embodiment until the exhaust gas does not flow into the unit A after PM is deposited. In this state, N2 gas is supplied to the unit A to adjust the temperature. While the detected value of the temperature sensor arranged at the DPF inlet (upstream end) is within the range of 5 ° C above and below the target temperature, the gas (O2 + O3) from the ozone generator is added and PM Was oxidized. In the case of 25 ° C., the PM oxidation rate for 10 minutes from the start of introduction of O 3 was calculated.
(5) Experimental results
FIG. 10 shows the PM oxidation rate of the example. FIG. 10 shows that there is an appropriate temperature window when PM is oxidized by ozone. That is, PM oxidation is promoted by supplying ozone to a temperature with an appropriate DPF floor temperature in a state where supply of exhaust gas to unit A is stopped.
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 11 is a system diagram schematically showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the apparatus of this embodiment is provided with means for detecting the DPF bed temperature of the
The
As shown in FIG. 12, in this embodiment, the temperature region is divided into regions A, B, C, and D by reference values Ta, Tb, and Tc, and, as will be described later, according to the temperature region of the DPF. An optimal PM removal method is selected.
An example of the operation of the third embodiment configured as described above will be described. The processing routine of FIG. 13 is repeatedly executed at predetermined intervals during engine operation. First, the
If the result of comparison in step S201 is negative, that is, if differential pressure ΔP1 ≧ differential pressure ΔP2, the
If the result of the comparison in step S201 is negative, that is, if differential pressure ΔP1 ≧ differential pressure ΔP2, it can be considered that the amount of collected
If the determination in step S202 is affirmative, the
If the determination in step S203 is affirmative, since the temperature of the
If NO in step S205, that is, if the catalyst temperature is low, an additional amount of ozone is calculated (S206), and this additional amount is added to the ozone supply amount calculated in the subsequent step S207. For this reason, even when the catalyst temperature is low, NO in the exhaust gas can be purified well.
The ozone supply amount map is the engine operating state, that is, the relationship between the engine speed and intake air amount, the NOx emission amount and the required ozone amount, the relationship between ozone and PM oxidation rate, and the differential pressure upstream and downstream of the DPF. It is a data table which memorize | stores the relationship between (DELTA) P and PM deposition amount correspondingly. The
If negative in step S204, that is, if the temperature T1 is in the region C or D, the
If the temperature T1 is lower than the reference value Tc, the process proceeds to step S209, and the
If the temperature T1 exceeds the reference value Tc in step S208, the process proceeds to step S210, and the
Note that the fuel addition amount map takes into account ΔP, which is the differential pressure upstream and downstream of the DPF, and the temperature T, and the engine operating state, that is, the engine speed and intake air amount, the NOx emission amount, and the required fuel addition amount. Is a data table in which are stored in correspondence with each other. The
If negative in step S203, that is, if the temperature T1 is below the reference value Ta and is in the region A, it is considered that the regeneration of the
Further, in the subsequent processing, it is considered that the regeneration processing of TRAP2, that is, the
If the determination in step S213 is affirmative, since the temperature of the
If negative in step S214, that is, if temperature T2 is in region C or D,
When the temperature T2 is lower than the reference value Tc, the
In step S219, the
In the case of negative in step S213, that is, when the temperature T1 of the
If the result in step S220 is negative, that is, if both the
If the determination in step S220 is affirmative, that is, if both the
As described above, in the present embodiment, the following operational effects are exhibited. In other words, the exhaust control valve V1 is controlled so that the ratio of the exhaust gas supply amount between the plurality of
Further, since the
Further, since the
Moreover, in this embodiment, since the ozone supply means has the
In this embodiment, the exhaust control valve V1 can individually fully close exhaust gas passages for the plurality of
Further, in the present embodiment, the
Further, in the present embodiment, the
Further, in the present embodiment, the
In the present embodiment, the
In the present embodiment, a fuel addition injector as a temperature raising means is provided upstream of the plurality of DPFs, and the
The setting of the temperature region and the combination of the DPF selected by the exhaust control valve V1 and the DPF selected by the ozone control valve V2 are not limited to those of the third embodiment.
Further, although the fuel addition injector is used as the temperature raising means, other means such as a heating wire disposed in and around the
In each of the above embodiments, the
Moreover, it is good also as conditions for performing PM oxidation that the exhaust gas which flows into DPF30a, 30b does not contain the unnecessary component which produces a reaction with ozone. This unnecessary component is, for example, NOx, and unburned HC reacts with ozone to cause wasteful consumption of ozone. Whether or not such an unnecessary component is contained can be estimated from an exhaust air / fuel ratio detected by installing an air / fuel ratio sensor between the exhaust control valve V1 and the
In each of the above-described embodiments, the exhaust control valve V1 and the ozone control valve V2 are operated in the two states of fully open or fully closed. Instead of such stepwise change, the exhaust amount in two directions on the exhaust side is reduced. An exhaust control valve and an ozone control valve that can continuously change the ratio may be used.
Further, in each of the above embodiments, ozone generated by turning on the
In each of the above embodiments, the wall flow type DPF is employed as the PM trapping device, but various other filter structures can be employed. For example, it is an electrostatic collection type straight flow filter, which generates a discharge by applying a DC voltage between a pair of electrodes existing in exhaust gas, and charges the PM negatively, for example. It is adsorbed on the plus side or earth side electrode. Therefore, the PM collection device is formed as an electrode on the plus side or the ground side. In addition to the honeycomb shape as described above, the shape or structure of the substrate may be a plate shape, a cylindrical shape, a pellet shape, a mesh shape, or the like.
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In FIG. 15, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) 220 as a particulate matter collecting device for collecting particulate matter (PM) in the exhaust gas is disposed in the
The
The
An
The
As shown in FIG. 16, the
As the
The
The valve means 50 is provided at inlets of the
As shown in FIG. 17, the
As shown in FIGS. 18A and 18B, the driving
As shown in FIGS. 18A and 18B, driven
However, the
As shown in FIG. 15, the
In the present embodiment, means for detecting the amount of PM trapped or clogged in the
In the present embodiment, the amount of PM trapped or the degree of clogging is detected by the differential pressure on the upstream and downstream sides of the
Further, an NOx catalyst that purifies NOx in the exhaust gas, an oxidation catalyst that purifies unburned components such as HC and CO in the exhaust gas, and the like may be provided in the
The NOx storage reduction catalyst absorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it is leaner than a predetermined value (typically the stoichiometric air-fuel ratio), and the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into this is reduced. The NOx absorption / release action of releasing the absorbed NOx when the pressure falls is performed. In this embodiment, since a diesel engine is used, the exhaust air-fuel ratio at normal time is lean, and the NOx catalyst absorbs NOx in the exhaust gas at normal time. On the other hand, when the reducing agent is supplied upstream of the NOx catalyst and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich, the NOx catalyst releases the absorbed NOx. The released NOx reacts with the reducing agent and is reduced and purified. Any reducing agent may be used as long as it generates a reducing component such as hydrocarbon HC or carbon monoxide CO in the exhaust gas. Gas such as hydrogen or carbon monoxide, liquid such as propane, propylene, or butane or carbonization of gas. Liquid fuels such as hydrogen, gasoline, light oil and kerosene can be used. In the case of a diesel engine, it is preferable to use light oil, which is a fuel, in order to avoid complications during storage and replenishment. As a reducing agent supply method, for example, light oil is injected from a reducing agent injection valve separately provided in the
The selective reduction type NOx catalyst reacts HC and NO in the exhaust gas constantly and simultaneously under the condition that the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean,2, O2, H2It purifies like O. The presence of HC is essential for NOx purification. Even if the air-fuel ratio is lean, unburned HC is always contained in the exhaust gas, and this can be used to reduce and purify NOx. Further, the reducing agent may be supplied by performing a rich spike like a NOx storage reduction catalyst. In this case, ammonia or urea can be used as the reducing agent in addition to those exemplified above.
Oxidation catalyst removes unburned components such as HC and CO2Reacts with CO, CO2, H2A catalyst such as O.
Since the remaining mechanical configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted.
In the exhaust emission control device according to the present embodiment, ozone is supplied from the central
This will be specifically described. The
Next, the
When the predetermined time has elapsed, as shown in FIG. 19B, the driving source of the
When the regeneration of the outer
As described above, according to the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment, the filter chamber on the side to which ozone is supplied is closed by the valve means 50, so that the exhaust gas can be prevented from flowing into the filter chamber and The supplied ozone is prevented from being wasted by NOx, HC, and the like, and a larger amount of ozone can be used for oxidizing and removing the PM deposited on the filter member. Therefore, it becomes possible to improve the purification efficiency of PM by ozone.
Here, the reaction consumption of NOx and ozone will be described in more detail. Temporarily Ozone O3And NOx in the exhaust gas, particularly NO, reacts, the reaction equation is expressed by the following equation.
NO + O3→ NO2+ O2... (1)
NO produced by this reaction2Ozone O3And reacts as follows:
NO2+ O3→ NO3+ O2... (2)
And further the NO produced by this reaction3Ozone O3It is decomposed as shown in the following equation.
2NO3→ 2NO2+ O2... (3)
Here, paying attention to the equation (1), ozone O is oxidized in NO.3Is consumed, and if we focus on equation (2), NO2Ozone to oxidize3Is consumed. And paying attention to equation (3), NO on the right side2Is NO on the left side of equation (2)2Therefore, NO on the left side of this equation (2)2Ozone to oxidize3Is consumed.
Thus, NOx and ozone repeat a chain reaction. Therefore, even if ozone is supplied immediately before the
On the other hand, when ozone is supplied into the exhaust gas atmosphere where HC exists, ozone O3Partially oxidizes HC, CO, CO2, H2The reaction of producing HC oxides such as O occurs. In this case, ozone cannot be supplied to the filter member by the amount of reaction consumption, and the same problem as described above occurs.
On the other hand, if the filter chamber on the side to which ozone is supplied is closed as in this embodiment, inflow of exhaust gas into the filter chamber is prevented, and the supplied ozone reacts with NOx and HC. Therefore, it can be effectively used for the oxidation removal of PM of the filter member. Here, only ozone, a raw material for ozone generation, and a gas (such as air) used for dilution of ozone substantially flow in the filter chamber on the side supplied with ozone.
As another advantage, since the two
In other words, even if the filter member and the ozone supply nozzle are arranged in a single casing and the flow of exhaust gas is stopped and ozone is supplied, the inside of the casing is affected by ozone and outside air as ozone is supplied. It is cooled, and there is a possibility that the temperature is lower than the appropriate temperature range. According to the present embodiment, the heat of the exhaust gas flowing in the other filter chamber can be transmitted to one filter chamber through the
FIG. 20 shows the relationship between the temperature (horizontal axis) of the filter member to which ozone is supplied and the PM oxidation rate (vertical axis) within a predetermined time. The unit g / hL of the PM oxidation rate on the vertical axis represents the number of grams of PM oxidized per liter of filter member and per hour. As can be seen, as the temperature rises, the PM oxidation rate once peaks at around 150 ° C. and then gradually decreases. And the thermal decomposition of ozone starts from around 300 ° C, and if it exceeds 350 ° C, it becomes difficult to ensure a sufficient PM oxidation rate. From this result, it can be said that the filter member or the ambient temperature thereof is preferably in the range of 150 to 350 ° C. for efficient PM oxidation. In the case of a diesel engine, the exhaust temperature is usually 200 to 300 ° C. or lower, which is suitable for keeping adjacent filter chambers within a temperature range suitable for PM oxidation. Moreover, if the filter chamber on the side to which ozone is supplied is closed as in this embodiment, it is possible to prevent ozone from being decomposed by the heat of the exhaust gas.
Further, as an advantage of closing the filter chamber on the side to which ozone is supplied, since the gas flow is slow, the contact probability between ozone and PM is increased, the reaction time is increased, and PM oxidation efficiency can be improved. It is done.
In this embodiment, ozone generated by turning on the
Next, an experiment for confirming the effect of the fourth embodiment was performed, and the result is shown below.
(1) Experimental equipment
FIG. 21 shows the entire experimental apparatus. Exhaust gas discharged from the
Oxygen gas O supplied from the
In the
(2) Experimental conditions
The
For the
For the outer
For the
As for the amount of ozone added, the mixed gas of ozone and oxygen coming out of the flow
(3) PM oxidation rate calculation method
The PM oxidation rate was estimated from the total carbon amount measured by the
(4) Examples and comparative examples
Example 1
The
On the other hand, the reverse operation is performed. That is, the
Comparative example 1
In order to clarify the effect of this embodiment in which one filter chamber supplied with ozone is kept warm by the heat of exhaust gas flowing in the other filter chamber, a comparative example as shown in FIG. 22 was used. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as this embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
In this comparative example, the exhaust passage is branched into two via the switching
In this case, the switching
(5) Experimental results
A comparison of the PM oxidation rates of Example 1 and Comparative Example 1 is shown in FIG. As can be seen, in the case of Example 1, the PM oxidation rate is improved as compared with Comparative Example 1, and thereby the effect of the present embodiment using the exhaust heat becomes clear. In Example 1, there is almost no difference in the PM oxidation rate between the central side and the outer peripheral side.
[Fifth embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, about the structure similar to said 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected in a figure and detailed description is abbreviate | omitted.
FIG. 24 is a system diagram schematically showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the fifth embodiment,
The
An
In the fifth embodiment, the air from the corresponding
For example, taking the regeneration of the
On the other hand, when the detected temperature of the
Thus, according to the fifth embodiment, in addition to the same effects as the first embodiment, ozone supply in an inappropriate temperature range, particularly an excessively high temperature, can be prevented, and ozone can be used more efficiently. Can be achieved.
Since the experiment for confirming the effect was performed also for the fifth embodiment, the result is shown below.
(1) Experimental equipment
The same as in the first embodiment.
(2) Experimental conditions
Except that the operating condition of the
(3) PM oxidation rate calculation method
The same as in the first embodiment.
(4) Examples and comparative examples
Example 2
The
Comparative example 2
Comparative Example 2 uses the same experimental apparatus as Example 2, but differs from Example 2 in the following points. That is, after switching the exhaust gas inflow from the outer
(5) Experimental results
A comparison of the PM oxidation rates of Example 2 and Comparative Example 2 is shown in FIG. As can be seen, in the case of Example 2, the PM oxidation rate is improved as compared with Comparative Example 2, and thereby the effect of the present embodiment in which ozone is supplied within an appropriate temperature range by air supply becomes clear. .
As mentioned above, although 4th and 5th embodiment of this invention has been described, this invention can also take other embodiment. For example, as shown in FIG. 26, the
In the fourth and fifth embodiments, two filter chambers and corresponding components are used, but three or more filter chambers may be used. Moreover, although the wall flow type DPF is adopted as the PM collecting device, various other filter structures can be adopted. For example, it is an electrostatic collection type straight flow filter, which generates a discharge by applying a DC voltage between a pair of electrodes existing in exhaust gas, and charges the PM negatively, for example. It is adsorbed on the plus side or earth side electrode. Therefore, the PM collection device is formed as an electrode on the plus side or the ground side.
Further, in each of the above embodiments, the operation of the switching
In the above embodiments, the present invention has been described with a certain degree of concreteness, but various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims. It must be understood that it is possible. That is, the present invention includes modifications and changes that fall within the scope and spirit of the appended claims and their equivalents.
The present invention can be applied to all internal combustion engines that may generate PM, in addition to a diesel engine as a compression ignition type internal combustion engine. For example, a direct injection spark ignition internal combustion engine, more specifically, a direct injection lean burn gasoline engine. In this engine, fuel is directly injected into the in-cylinder combustion chamber. However, in a high load region where the fuel injection amount is large, the fuel does not completely burn and PM may be generated. Even when the present invention is applied to such an engine, the same effect as described above can be sufficiently expected.
本発明はオゾンを用いてPMを酸化除去する際に、オゾンを効果的に使用可能とするために利用できる。 The present invention can be used to effectively use ozone when oxidizing and removing PM using ozone.
Claims (19)
前記複数の粒子状物質捕集装置の上流側にオゾンをそれぞれ供給可能なオゾン供給手段と、
前記複数の粒子状物質捕集装置の間における排気ガスの供給量の割合およびオゾンの供給量の割合をそれぞれ変更させる制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。A plurality of particulate matter collecting devices that are branched and connected to the exhaust passage and collect particulate matter in the exhaust gas;
Ozone supply means capable of supplying ozone to the upstream side of the plurality of particulate matter collection devices,
Control means for changing the ratio of the supply amount of exhaust gas and the ratio of supply amount of ozone between the plurality of particulate matter collection devices,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記複数の粒子状物質捕集装置よりも上流側の前記排気通路内に配置されて排気ガス中の所定物質を除去する少なくとも一つの触媒装置を更に備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, further comprising at least one catalyst device disposed in the exhaust passage upstream of the plurality of particulate matter trapping devices to remove a predetermined substance in the exhaust gas. .
前記複数の粒子状物質捕集装置の捕集量を個別に検出する捕集量検出手段と、
前記複数の粒子状物質捕集装置の温度を個別に検出する温度検出手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記捕集量検出手段によって検出された捕集量に基づいて排気ガスの供給量の割合を制御すると共に、前記温度検出手段によって検出された温度に基づいてオゾンの供給量の割合を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
A collection amount detection means for individually detecting the collection amount of the plurality of particulate matter collection devices;
Temperature detecting means for individually detecting temperatures of the plurality of particulate matter collecting devices;
Further comprising
The control means controls the ratio of the supply amount of the exhaust gas based on the collected amount detected by the collected amount detection means, and the ozone supply amount based on the temperature detected by the temperature detection means. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the ratio is controlled.
前記制御手段は、排気ガスの供給量の割合が比較的小さくされている前記粒子状物質捕集装置に対するオゾンの供給量の割合を比較的大きくすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means relatively increases a ratio of an ozone supply amount to the particulate matter trapping device in which a ratio of an exhaust gas supply amount is relatively small.
前記複数の粒子状物質捕集装置に対する排気ガスの通路を個別に全閉可能であり、且つ前記複数の粒子状物質捕集装置に対するオゾンの通路を個別に全閉可能であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The exhaust gas passages for the plurality of particulate matter collection devices can be individually fully closed, and the ozone passages for the plurality of particulate matter collection devices can be individually fully closed. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
前記複数の粒子状物質捕集装置の捕集量を個別に検出する捕集量検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記複数の粒子状物質捕集装置のうち捕集量が低い粒子状物質捕集装置を排気ガスの供給先として選択することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
Further comprising a collection amount detection means for individually detecting the collection amount of the plurality of particulate matter collection devices,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means selects a particulate matter collection device having a low collection amount from the plurality of particulate matter collection devices as an exhaust gas supply destination.
前記制御手段は、
前記複数の粒子状物質捕集装置のうち前記捕集量が比較的大きい粒子状物質捕集装置の前記温度が所定の低温側基準値を下回る場合に、当該粒子状物質捕集装置に対するオゾン供給量を所定の最大量に設定し、
当該粒子状物質捕集装置の前記温度が前記低温側基準値を上回る場合に、当該粒子状物質捕集装置に対するオゾン供給量を排気ガス中のNOx濃度に基づいて設定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 6,
The control means includes
Supplying ozone to the particulate matter collection device when the temperature of the particulate matter collection device having a relatively large collection amount out of the plurality of particulate matter collection devices is lower than a predetermined low temperature side reference value. Set the amount to the predetermined maximum amount,
When the temperature of the particulate matter collection device exceeds the low-temperature side reference value, an ozone supply amount to the particulate matter collection device is set based on the NOx concentration in the exhaust gas. Engine exhaust purification system.
前記制御手段は、前記複数の粒子状物質捕集装置のうち前記捕集量が比較的大きい粒子状物質捕集装置の前記温度が所定の低温側基準値を下回る場合に、前記捕集量が比較的小さい粒子状物質捕集装置をオゾンの供給先として選択することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 7,
When the temperature of the particulate matter collection device having a relatively large collection amount among the plurality of particulate matter collection devices falls below a predetermined low temperature side reference value, the control means An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein a relatively small particulate matter collection device is selected as a supply destination of ozone.
前記制御手段は、前記温度が所定の高温基準値を上回る場合に、前記オゾン供給手段からのオゾンの供給を停止することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 8,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means stops the supply of ozone from the ozone supply means when the temperature exceeds a predetermined high temperature reference value.
前記複数の粒子状物質捕集装置は昇温手段を更に備え、
前記制御手段は、前記昇温手段を制御して、排気ガスの供給先として選択される前記粒子状物質捕集装置の前記温度が所定の高温基準値を上回る場合に、当該粒子状物質捕集装置を昇温させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 3 to 9,
The plurality of particulate matter collection devices further include a temperature raising means,
The control means controls the temperature raising means to collect the particulate matter when the temperature of the particulate matter collection device selected as an exhaust gas supply destination exceeds a predetermined high temperature reference value. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the temperature of the apparatus is increased.
前記少なくとも一つの触媒装置の温度を検出する触媒温度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記少なくとも一つの触媒装置の温度に基づいて前記オゾン供給手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 2,
A catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the at least one catalyst device;
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means controls the ozone supply means based on a temperature of the at least one catalyst device.
前記排気通路の分岐点に、排気ガスの供給量の割合を前記複数の粒子状物質捕集装置の間で変更可能な排気制御弁を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising an exhaust control valve at a branch point of the exhaust passage, wherein an exhaust control valve capable of changing a ratio of an exhaust gas supply amount among the plurality of particulate matter collection devices.
前記オゾン供給手段は、単一のオゾン供給源からのオゾンの供給量の割合を前記複数の粒子状物質捕集装置の間で変更可能なオゾン制御弁を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12,
The ozone supply means includes an ozone control valve capable of changing a ratio of the amount of ozone supplied from a single ozone supply source among the plurality of particulate matter collection devices. Exhaust purification device.
前記粒子状物質捕集装置は、単一のケーシング内に互いに隣接して且つ排気ガス流れ方向に対して並列に区画形成された複数のフィルタ室と、これらフィルタ室にそれぞれ配置されたフィルタ部材と、排気ガスが流入する前記フィルタ室を切り替える弁手段とを備え、
前記オゾン供給手段は、前記複数のフィルタ室にそれぞれ配置され、
前記弁手段は、前記オゾン供給手段の上流側に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The particulate matter collection device includes a plurality of filter chambers formed in parallel in the exhaust gas flow direction adjacent to each other in a single casing, and filter members respectively disposed in the filter chambers. And valve means for switching the filter chamber into which the exhaust gas flows,
The ozone supply means is disposed in each of the plurality of filter chambers,
The exhaust purification device for an internal combustion engine, wherein the valve means is arranged upstream of the ozone supply means.
前記フィルタ室が、前記ケーシング内の中央部及び外周部に二つ形成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 14,
An exhaust purification device for an internal combustion engine, wherein two filter chambers are formed in a central portion and an outer peripheral portion of the casing.
前記弁手段が、前記オゾン供給手段からのオゾン供給が実行される前記フィルタ室に排気ガスが流入せず、前記オゾン供給手段からのオゾン供給が実行されない前記フィルタ室に排気ガスが流入するように、前記フィルタ室を切り替えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 14 or 15,
The valve means is configured so that exhaust gas does not flow into the filter chamber where ozone supply from the ozone supply means is executed, and exhaust gas flows into the filter chamber where ozone supply from the ozone supply means is not executed. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the filter chamber is switched.
前記弁手段が、前記複数のフィルタ室のうちの一部のフィルタ室を開閉する第一弁体と、前記複数のフィルタ室のうちの残りのフィルタ室を開閉する第二弁体と、オゾン供給が実行される前記フィルタ室に対応して、前記第一弁体及び第二弁体が交互に開閉するように前記第一弁体及び第二弁体を駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 14 to 16,
The valve means includes a first valve body that opens and closes a part of the plurality of filter chambers, a second valve body that opens and closes the remaining filter chambers of the plurality of filter chambers, and an ozone supply. Corresponding to the filter chamber in which the first valve body and the second valve body are alternately opened and closed, and driving means for driving the first valve body and the second valve body is provided. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
少なくとも一つの前記フィルタ部材に流入するガス又は当該フィルタ部材の温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、この検出された温度に応じて、当該フィルタ部材に対応する前記オゾン供給手段からのオゾン供給を制御する手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 14 to 17,
At least one temperature detection means for detecting the gas flowing into at least one filter member or the temperature of the filter member, and ozone supply from the ozone supply means corresponding to the filter member according to the detected temperature And an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
前記少なくとも一つのフィルタ部材と前記弁手段との間に配置され、当該フィルタ部材にその上流側から冷却ガスを供給可能な冷却ガス供給手段と、前記検出された温度に応じて、前記冷却ガス供給手段からの冷却ガス供給を制御する手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 18,
A cooling gas supply means disposed between the at least one filter member and the valve means and capable of supplying a cooling gas to the filter member from the upstream side; and the cooling gas supply according to the detected temperature An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: means for controlling cooling gas supply from the means.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005303075 | 2005-10-18 | ||
JP2005303073 | 2005-10-18 | ||
JP2005303075 | 2005-10-18 | ||
JP2005303073 | 2005-10-18 | ||
JP2006119707 | 2006-04-24 | ||
JP2006119707 | 2006-04-24 | ||
PCT/JP2006/320996 WO2007046519A1 (en) | 2005-10-18 | 2006-10-17 | Exhaust cleaner for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2007046519A1 JPWO2007046519A1 (en) | 2009-04-23 |
JP4513861B2 true JP4513861B2 (en) | 2010-07-28 |
Family
ID=37962606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007541070A Expired - Fee Related JP4513861B2 (en) | 2005-10-18 | 2006-10-17 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7954313B2 (en) |
EP (1) | EP1947303A4 (en) |
JP (1) | JP4513861B2 (en) |
KR (1) | KR100981338B1 (en) |
CN (1) | CN101292077B (en) |
WO (1) | WO2007046519A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9468877B2 (en) | 2012-05-22 | 2016-10-18 | Horiba, Ltd. | Exhaust gas analyzing apparatus |
KR20180020788A (en) * | 2016-08-19 | 2018-02-28 | 한국전력공사 | After-treatment apparatus for exhaust gas and after-treatment method for exhaust gas using the same |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5119690B2 (en) * | 2007-03-12 | 2013-01-16 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP4640464B2 (en) * | 2008-07-18 | 2011-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
DE102008057960A1 (en) * | 2008-11-19 | 2010-05-20 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Arrangement and method for cleaning an exhaust gas stream of an internal combustion engine by the deposition of particles |
JP5190396B2 (en) * | 2009-03-02 | 2013-04-24 | 株式会社サムソン | Denitration equipment |
US8327628B2 (en) * | 2009-09-29 | 2012-12-11 | Ford Global Technologies, Llc | Gasoline particulate filter regeneration and diagnostics |
JP5499345B2 (en) * | 2009-09-30 | 2014-05-21 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Exhaust gas treatment method and treatment apparatus |
US8307630B2 (en) * | 2009-12-02 | 2012-11-13 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | Engine exhaust system having a plurality of diesel particulate filters |
US8822887B2 (en) | 2010-10-27 | 2014-09-02 | Shaw Arrow Development, LLC | Multi-mode heater for a diesel emission fluid tank |
US20140021194A1 (en) * | 2011-03-30 | 2014-01-23 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | Main cartridge heating jacket |
DE102011076154B4 (en) | 2011-05-20 | 2014-05-15 | Ford Global Technologies, Llc | Particle filter for purifying an exhaust gas flow |
CN103946507B (en) * | 2011-10-26 | 2017-07-21 | 博夏特汽车测试服务有限公司 | Overheat/overpressure safety device for diesel particulate filter |
CN102536391B (en) * | 2012-01-06 | 2014-01-29 | 宁波大学 | Purification device for diesel engine exhaust |
US9719386B2 (en) * | 2013-01-31 | 2017-08-01 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Multi-lobed soot blower |
ES2827479T3 (en) * | 2013-04-15 | 2021-05-21 | Haldor Topsoe As | Method and system for the removal of soot, ash and heavy metals as particulate matter from engine exhaust gas |
CN103452626A (en) * | 2013-08-21 | 2013-12-18 | 王乃勇 | Device for reducing emission of harmful substances in tail gas of automobiles |
USD729722S1 (en) | 2014-05-28 | 2015-05-19 | Shaw Development LLC | Diesel emissions fluid tank floor |
USD729141S1 (en) | 2014-05-28 | 2015-05-12 | Shaw Development LLC | Diesel emissions fluid tank |
EP2955351B1 (en) * | 2014-06-12 | 2017-07-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Filling of an urea water supply system |
JP6477250B2 (en) | 2014-06-12 | 2019-03-06 | トヨタ自動車株式会社 | Urea water supply system |
US10669141B2 (en) * | 2014-07-29 | 2020-06-02 | Mitsubishi Nichiyu Forklift Co., Ltd. | Industrial vehicle |
US9243537B1 (en) * | 2014-09-17 | 2016-01-26 | Caterpillar Inc. | Exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine and method for operating same |
JP6052257B2 (en) * | 2014-09-18 | 2016-12-27 | 株式会社デンソー | Reducing agent addition device |
JP6515481B2 (en) * | 2014-10-15 | 2019-05-22 | 株式会社デンソー | Ozone supply device |
JP6322153B2 (en) * | 2015-03-18 | 2018-05-09 | ヤンマー株式会社 | Ship exhaust gas purification system |
CN104895649A (en) * | 2015-05-28 | 2015-09-09 | 中国汽车技术研究中心 | Filter system and regenerating method for gasoline engine two-circuit parallel particulate matter |
US10458082B1 (en) * | 2015-11-17 | 2019-10-29 | James Piner | Truck snow-melting system |
DE102016001197B3 (en) * | 2016-02-03 | 2017-07-06 | Audi Ag | exhaust system |
CN106437948B (en) * | 2016-11-01 | 2019-04-30 | 江苏大学 | A kind of dpf regeneration system and control method |
US10030557B2 (en) * | 2016-11-14 | 2018-07-24 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust passage having first and second catalysts |
CA2988151A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-08 | Pella Corporation | Sliding operating handle |
CN107860070A (en) * | 2017-12-22 | 2018-03-30 | 上海科华光电技术研究所 | Gas treatment equipment containing particulate matter |
JP6969522B2 (en) * | 2018-08-22 | 2021-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust purification device for internal combustion engine |
CN109098821B (en) * | 2018-10-28 | 2023-07-14 | 邵阳学院 | Diesel particulate trap regeneration time judging device and judging strategy |
CA3060764C (en) | 2018-10-31 | 2022-08-23 | Pella Corporation | Slide operator for fenestration unit |
CA3081316C (en) | 2019-05-24 | 2022-09-06 | Pella Corporation | Slide operator assemblies and components for fenestration units |
CN113864030B (en) * | 2021-08-16 | 2022-06-14 | 安庆中船柴油机有限公司 | Diesel engine airborne urea injection system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5760110A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-10 | Tsuchiya Mfg Co Ltd | Fine particle processor for exhaust |
JPH07305622A (en) * | 1994-05-10 | 1995-11-21 | San Chem Kk | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2004353596A (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP2005504207A (en) * | 2001-08-31 | 2005-02-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Apparatus and method for aftertreatment of exhaust gas |
JP2005538295A (en) * | 2002-09-05 | 2005-12-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method for post-processing exhaust gas and apparatus for post-processing exhaust gas |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2727906B2 (en) | 1993-03-19 | 1998-03-18 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JPH06288224A (en) | 1993-04-06 | 1994-10-11 | Riken Corp | Exhaust emission control device |
JP3493841B2 (en) | 1995-10-31 | 2004-02-03 | トヨタ自動車株式会社 | Diesel particulate filter |
JPH09317444A (en) | 1996-05-24 | 1997-12-09 | Sankei Sangyo:Kk | Exhaust product recovery device for exhaust emission control system |
KR100623486B1 (en) | 1998-12-05 | 2006-09-12 | 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 | Improvements in particulate control |
JP3812362B2 (en) * | 2001-04-19 | 2006-08-23 | 日産自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP3707395B2 (en) * | 2001-04-26 | 2005-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device |
DE10142801A1 (en) | 2001-08-31 | 2003-03-20 | Bosch Gmbh Robert | Treatment of diesel engine exhaust gases, involves admixing with oxidation agent, in proportion to exhaust gas temperature |
US20030113249A1 (en) * | 2001-12-18 | 2003-06-19 | Hepburn Jeffrey Scott | System and method for removing SOx and particulate matter from an emission control device |
JP4236884B2 (en) | 2002-08-05 | 2009-03-11 | 日本碍子株式会社 | Exhaust gas treatment equipment |
FR2844000B1 (en) * | 2002-08-30 | 2006-03-24 | Renault Sa | EXHAUST GAS TREATMENT SYSTEM COMPRISING A GAS IONIZATION SYSTEM WITH IONIZED AIR INJECTION |
JP2004176703A (en) | 2002-10-02 | 2004-06-24 | Toshiba Corp | Gas purification apparatus, gas purification method, and discharge reactant used for the gas purification apparatus |
EP1632654A1 (en) * | 2003-05-22 | 2006-03-08 | Hino Motors, Ltd. | Exhaust gas purifier |
JP2005083346A (en) | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP4725177B2 (en) * | 2005-04-26 | 2011-07-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Exhaust gas purification method and exhaust gas purification device |
FR2907845B1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-12-26 | Renault Sas | EXHAUST LINE OF A DIESEL ENGINE AND METHOD FOR REGENERATING A PARTICLE FILTER |
-
2006
- 2006-10-17 CN CN200680038867XA patent/CN101292077B/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-17 WO PCT/JP2006/320996 patent/WO2007046519A1/en active Application Filing
- 2006-10-17 EP EP06812115A patent/EP1947303A4/en not_active Withdrawn
- 2006-10-17 JP JP2007541070A patent/JP4513861B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-17 US US12/090,500 patent/US7954313B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-10-17 KR KR1020087009189A patent/KR100981338B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5760110A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-10 | Tsuchiya Mfg Co Ltd | Fine particle processor for exhaust |
JPH07305622A (en) * | 1994-05-10 | 1995-11-21 | San Chem Kk | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP2005504207A (en) * | 2001-08-31 | 2005-02-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Apparatus and method for aftertreatment of exhaust gas |
JP2005538295A (en) * | 2002-09-05 | 2005-12-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method for post-processing exhaust gas and apparatus for post-processing exhaust gas |
JP2004353596A (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9468877B2 (en) | 2012-05-22 | 2016-10-18 | Horiba, Ltd. | Exhaust gas analyzing apparatus |
KR20180020788A (en) * | 2016-08-19 | 2018-02-28 | 한국전력공사 | After-treatment apparatus for exhaust gas and after-treatment method for exhaust gas using the same |
KR102488787B1 (en) | 2016-08-19 | 2023-01-17 | 한국전력공사 | After-treatment apparatus for exhaust gas and after-treatment method for exhaust gas using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20080046281A (en) | 2008-05-26 |
EP1947303A4 (en) | 2010-11-10 |
US7954313B2 (en) | 2011-06-07 |
EP1947303A1 (en) | 2008-07-23 |
JPWO2007046519A1 (en) | 2009-04-23 |
KR100981338B1 (en) | 2010-09-10 |
WO2007046519A1 (en) | 2007-04-26 |
US20090120070A1 (en) | 2009-05-14 |
CN101292077A (en) | 2008-10-22 |
CN101292077B (en) | 2010-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4513861B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4263711B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US8104272B2 (en) | Exhaust purifying system for internal combustion engine | |
US8353151B2 (en) | Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine | |
KR100662313B1 (en) | Exhaust emission purification apparatus of compression ignition internal combustion engine | |
JP2006316757A (en) | Exhaust emission control method and exhaust emission control system | |
KR20050036860A (en) | Exhaust gas purifying device and method for internal combustion engine | |
JP2013503284A (en) | Exhaust gas aftertreatment system with catalytically active wall flow filter with storage function upstream of a catalytic converter with the same storage function | |
WO2006027903A1 (en) | Method of exhaust gas purification and exhaust gas purification system | |
JP2013503284A5 (en) | ||
JP4887888B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4736724B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
WO2013080328A1 (en) | Exhaust purification device for internal combustion engine | |
WO2013121520A1 (en) | Exhaust purification device for internal combustion engine | |
ES2265617T3 (en) | APPARATUS TO PURIFY EXHAUST GAS AND METHOD TO PURIFY EXHAUST GAS. | |
JP2003020930A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP5067478B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2011231755A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2006161668A (en) | Exhaust emission control system and desulfurization control method for exhaust emission control system | |
JP2010261390A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP4254505B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2003090213A (en) | Exhaust gas purifying device and exhaust gas purifying method | |
JP2009264283A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100420 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100503 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |